SODYUM ALJİNAT-POLİ(İTAKONİK ASİT) AŞI KOPOLİMERLERİNİN HAZIRLANMASI VE AĞIR METAL İYONLARININ UZAKLAŞTIRILMASINDA KULLANIMI



Benzer belgeler
NİŞASTA-AKRİLİK ASİT GRAFT KOPOLİMERLERİN Pb 2+ VE Cu 2+ İYONLARININ UZAKLAŞTIRILMASINDA KULLANIMI

NİŞASTA ESASLI HİDROJELLERİN SU TUTMA KAPASİTELERİNİN İNCELENMESİ

SELÜLOZ-g-POLİ(AKRİLİK ASİT) VE HİDROKSİETİL SELÜLOZ-g- POLİ(AKRİLİK ASİT) KOPOLİMERLERİ İLE Pb 2+, Cu 2+, Cd 2+ İYONLARININ UZAKLAŞTIRILMASI

POLİ(AKRİLAMİD-KO-SODYUM AKRİLAT)/BENTONİT NANOKOMPOZİT HİDROJELLERİN SENTEZİ VE ŞİŞME DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

Adsorpsiyon. Kimyasal Temel İşlemler

ALIQUAT-336 EMDİRİLMİŞ HP-20 ve HP-2MG REÇİNELERİYLE SULU ÇÖZELTİLERDEN Cr(VI) GİDERİLMESİNDE POLİMER ADSORBAN TÜRÜNÜN ETKİSİNİN İNCELENMESİ

KONYA ve SELÇUK ÜNÜVERSİTESİ KİMYA-1 (Çalıştay 2010) Temmuz (Çanakkale)

Adsorpsiyon. Selçuk Üniversitesi. Mühendislik Fakültesi. Kimya Mühendisliği Bölümü. Kimya Mühendisliği Laboratuvarı II DENEYİN AMACI

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

Farklı bölgelerde yetişen zeytinlerin çekirdeklerinden aktif karbon eldesi ve elde edilen aktif karbonun metilen mavisiyle adsorpsiyonunun incelenmesi

YMN62 SICAKLIĞA DUYARLI YENİ POLİMERLER İLE ÇAPRAZ BAĞLI HİDROJEL MATRİKS SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

Üzüm Posası (Cibre) ile Sulu Çözeltilerden Ni(II) ve Zn(II) Giderimi

Moleküler Olarak Baskılanmış Çapraz Bağlanan Hidrojeller ile Sulu Çözeltideki Altın İyonlarının Adsorpsiyonu

BORUSAL (TUBULAR) AKIŞ REAKTÖRÜ

Üçüncü Tek Saatlik Sınav 5.111

ALKALİNİTE. 1 ) Hidroksitler 2 ) Karbonatlar 3 ) Bikarbonatlar

İŞLEM GÖRMÜŞ TAVUK TÜYÜ KULLANILARAK SULU ÇÖZELTİLERDEN AĞIR METAL İYONLARININ UZAKLAŞTIRILMASI

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I ADSORPSİYON. Bursa Teknik Üniversitesi MDBF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

BAZ KARIŞIMLARININ VOLUMETRİK ANALİZİ

MOBİLYA ENDÜSTRİSİ ATIĞININ ALTERNATİF ADSORBAN OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ

KİMYA II DERS NOTLARI

Acid Blue 121 Boyar Maddesinin Muz Kabuğuna Kesikli Sistemde Adsorpsiyonunun Araştırılması

Fındık Çotanağı İle Bazik Mavi 41 Boyarmaddesinin Sulu Çözeltisinden Adsorpsiyonu

Atıksulardan istenmeyen maddelerin adsorpsiyonla gideriminin incelenmesi ve sistem tasarımı için gerekli parametrelerin saptanması.

Akvaryum veya küçük havuzlarda amonyağın daha az zehirli olan nitrit ve nitrata dönüştürülmesi için gerekli olan bakteri populasyonunu (nitrifikasyon

ANYON DEĞİŞTİRİCİ VE ÇÖZÜCÜ EMDİRİLMİŞ REÇİNELERİN SULU ÇÖZELTİLERDEN Cr(VI) GİDERİM PERFORMANSLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

PLAZMA TEKNİĞİ İLE POLİÜRETAN HİDROJELLERİN YÜZEY ÖZELLİKLERİNİN DEĞİŞTİRİLMESİ. Asuman Koç, Tuğba Akkaş, F. Seniha Güner a

Çevre Kimyası 1, Örnek Çalışma Soruları

6.4. Çözünürlük üzerine kompleks oluşumunun etkisi Çözünürlük üzerine hidrolizin etkisi

Suda çözündüğünde hidrojen iyonu verebilen maddeler asit, hidroksil iyonu verebilenler baz olarak tanımlanmıştır.

Acid Blue 324 Boyarmaddesinin Levrek Balığı Puluna Adsorpsiyonu 1. Abdullah Küntaş a,*, 2. Ercan Tuncay b, 3.Deniz Uzunoğlu c, 4.

Basic Red 46 Boyarmaddesinin Montmorillonitli Kireç Taşına Adsorpsiyonu

POLİMER KİMYASI -4. Prof. Dr. Saadet K. Pabuccuoğlu

Üçüncü Tek Saatlik Sınav 5.111

KM-380 (KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI I) ADSORBSİYON (Deney No: 4b)

7-2. Aşağıdakileri kısaca tanımlayınız veya açıklayınız. a) Amfiprotik çözücü b) Farklandırıcı çözücü c) Seviyeleme çözücüsü d) Kütle etkisi

ŞELATLAYICI İYON DEĞİŞTİRİCİ REÇİNE VE LİFLERİN JEOTERMAL SULARDAN BOR GİDERİM PERFORMANSLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

Doğal Rb elementinin atom kütlesi 85,47 g/mol dür ve atom kütleleri 84,91 g/mol olan 86 Rb ile 86,92 olan 87

HAM KİL VE KALSİNE KİL KULLANILARAK ATIK SULARDAKİ ORGANİK MADDE VE İYONLARIN GİDERİMİ DANIŞMANLAR

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I ADSORPSİYON DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

ÇÖZELTILERDE DENGE. Asitler ve Bazlar

TEKSTİL BOYASI REAKTİF MAVİ 221 in POMZA ile ADSORPSİYONU

AKTİVİTE KATSAYILARI Enstrümantal Analiz

Yedinci Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir YMN15

KLORLU PARAFİN ve KLORLU POLİETİLENİN DEHİDROKLORİNASYONU

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KMM 302 KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUARI I. Danışman: Yrd. Doç. Dr.

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ORGANİK KİMYA LABORATUVARI DENEY 8 : YÜZEY GERİLİMİNİN BELİRLENMESİ

Çözünürlük kuralları

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI

MOL KAVRAMI I. ÖRNEK 2

Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi/ Journal of The Institute of Natural & Applied Sciences 17 (1):6-12, 2012

ASİT-BAZ DENGESİ ÖSS DE ÇIKMIŞ SORULAR

5) Çözünürlük(Xg/100gsu)

DENEY 6. CH 3 COO - + Na + + H 2 O ve

Hidroklorik asit ve sodyum hidroksitin reaksiyonundan yemek tuzu ve su meydana gelir. Bu kimyasal olayın denklemi

T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

4. ÇÖZÜNÜRLÜK. Çözünürlük Çarpımı Kçç. NaCl Na+ + Cl- (%100 iyonlaşma) AgCl(k) Ag + (ç) + Cl - (ç) (Kimyasal dengeye göre iyonlaşma) K = [AgCl(k)]

FENOLÜN SULU ÇÖZELTİSİNİN DAMLAMALI YATAKLI REAKTÖRDE KATALİTİK ISLAK HAVA OKSİDASYONU

AKTİFLEŞTİRİLMİŞ DOĞAL ZEOLİT İLE SULU ÇÖZELTİLERDEN METİLEN MAVİSİNİN ADSORPLANMASI

TOPRAK TOPRAK TEKSTÜRÜ (BÜNYESİ)

Nikel(II) Ġyonlarının Sulu Çözeltiden Granül Aktif Karbon Üzerine Adsorpsiyonu

ATAKTİK POLİPROPİLENİN MALEİK ANHİDRİD İLE MODİFİKASYONU

BT 42 TİROSİNAZ ENZİMİNİN EKSTRAKSİYONU, SAFLAŞTIRILMASI VE FENOLLERİN GİDERİMİNDE KULLANIMI

METAL OKSALAT HİDRATLARI

KİMYASAL DENGE. AMAÇ Bu deneyin amacı öğrencilerin reaksiyon denge sabitini,k, deneysel olarak bulmalarıdır.

BAKIR VE KROM İYONLARINI ADSORPLAYAN KİTOSAN KAPLANMIŞ PAMUKLU TEKSTİLLER

( PİRUVİK ASİT + SU + ALKOL ) ÜÇLÜ SIVI-SIVI SİSTEMLERİNİN DAĞILIM DENGESİNİN İNCELENMESİ

İYONİK ÇEVRENİN ENZİM-ULTRAFİLTRASYON MEMBRAN ARAYÜZEY ETKİLEŞİMLERİNE ETKİSİ

MESS Entegre Geri Kazanım ve Enerji San. ve Tic. A.Ş.

YMN39 POLİELEKTROLİTLERİN KALSİYUM OKSALAT KRİSTALİZASYONUNA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

1,3-bis-(p-iminobenzoik asit)indan Langmuir-Blodgett filmlerinin karakterizasyonu ve organik buhar duyarlılığı

HAZIRLAYAN Mutlu ŞAHİN. Hacettepe Fen Bilgisi Öğretmenliği. DENEY NO: 6 DENEYİN ADI: DOYMUŞ NaCl ÇÖZELTİSİNİN ELEKTROLİZİ

Fiziksel özellikleri her yerde aynı olan (homojen) karışımlara çözelti denir. Bir çözeltiyi oluşturan her bir maddeye çözeltinin bileşenleri denir.

TAMPON ÇÖZELTİLER. Prof.Dr.Mustafa DEMİR M.DEMİR 09-TAMPON ÇÖZELTİLER 1

TOA10 SULU ÇÖZELTİDEN ADSORPSİYON YÖNTEMİYLE NİTRİT GİDERİMİ

EK 1 TABLO 1 ZEHİRLİLİK SEYRELME FAKTÖRÜ (ZSF) TAYİNİ

Kırılma Noktası Klorlaması

GIDALARIN BAZI FİZİKSEL NİTELİKLERİ

SU NUMUNELERİNİN LABORATUVARA KABUL MİKTARLARI, SAKLAMA KOŞULLARI VE SÜRELERİ

ÇEVRE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ KODLU TEMEL ĠġLEMLER-1 LABORATUVAR DERSĠ DENEY FÖYÜ

KİMYA-IV. Yrd. Doç. Dr. Yakup Güneş

Genel Kimya. Bölüm 7: ÇÖZELTİLER VE ÇÖZÜNÜRLÜK. Yrd. Doç. Dr. Mustafa SERTÇELİK Kafkas Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü

T.C. DİCLE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Genel Kimya 101-Lab (4.Hafta) Asit Baz Teorisi Suyun İyonlaşması ve ph Asit Baz İndikatörleri Asit Baz Titrasyonu Deneysel Kısım

DENEY 8 POLİPROTİK ASİTLER: ph TİTRASYON EĞRİLERİ KULLANILARAK pka DEĞERLERİNİN BELİRLENMESİ

Toprağın Katı ve Sıvı Fazı Arasındaki Etkileşimler

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. 4-Klorofenolün Hidroksiapatit İle Sulu Ortamdan Uzaklaştırılması

10. Sınıf Kimya Konuları KİMYANIN TEMEL KANUNLARI VE TEPKİME TÜRLERİ Kimyanın Temel Kanunları Kütlenin korunumu, sabit oranlar ve katlı oranlar

Bu tepkimelerde, iki ya da daha fazla element birleşmesi ile yeni bir bileşik oluşur. A + B AB CO2 + H2O H2CO3

TÜBİTAK BİDEB (LİSE-4 [ÇALIŞTAY 2014]) KİMYA PROJE RAPORU GRUP POMZA PROJE ADI ATIK SULARDAKİ AĞIR METALLERİN POMZA TAŞI İLE ADSORBSİYONU PROJE EKİBİ

Modifiye Edilmiş Perlitle Ağır Metal Giderim Çalışmaları

GAZ ABSORPSİYON/DESORPSİYON SİSTEMLERİ TASARIMI

TÜBİTAK BİDEB KİMYA LİSANS ÖĞRENCİLERİ KİMYAGERLİK, KİMYA ÖĞRETMENLİĞİ, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BİYOMÜHENDİSLİK ARAŞTIRMA PROJESİ. KİMYA 3 (Çalıştay 2012)

Sodyum Hipoklorit Çözeltilerinde Aktif Klor Derişimini Etkileyen Faktörler ve Biyosidal Analizlerindeki Önemi

AYÇİÇEK YAĞI ÜRETİMİ YAN ÜRÜNLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Çevre Kimyası 1, Örnek Çalışma Soruları

TOA46. ÇİMENTO HAMMADDESİ KİLLE Cu(II) VE Cd(II) İYONLARININ YARIŞMALI ADSORPSİYONU

ASİT VE BAZ TEPKİMELERİ

ÇANAKKALE BOĞAZINDAKİ CHLOROPHYTA ENTEROMORPHA YOSUNUNDAN POTASYUM HİDROKSİT DESTEKLİ KATALİZÖR VARLIĞINDA BİYODİZEL ELDESİ

TOPRAKLARIN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

Transkript:

SODYUM ALJİNAT-POLİ(İTAKONİK ASİT) AŞI KOPOLİMERLERİNİN HAZIRLANMASI VE AĞIR METAL İYONLARININ UZAKLAŞTIRILMASINDA KULLANIMI Eylem YALDIZLI a, Gülten GÜRDAĞ b a İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Kimyasal Teknolojiler AB Dalı, Avcılar, 34320, İstanbul, eylem.yaldizli@hotmail.com b İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Kimyasal Teknolojiler AB Dalı, Avcılar, 34320, İstanbul, ggurdag@istanbul.edu.tr ÖZET Ağır metal iyonlarından kaynaklanan çevre kirliliği ve canlıların ağır metal iyonlarına maruz kalışı endüstriyel prosesler ve ürünlerde giderek artan kullanımları nedeniyle son yıllarda artmıştır. Bu nedenle bunların uzaklaştırılması çevre ve insan sağlığı için önemlidir. Doğal bir polisakkarit olan sodyum aljinat (Na-Alg), non-toksik, biyouyumlu, biyobozunabilir ve biyoyapışma özelliklerine sahiptir ve atık sulardan ağır metal iyonu ve boya uzaklaştırılması, ısı ve ses izolasyonu ile kontrollü ilaç salım prosesleri gibi birçok alanda kullanılmaktadırlar. Bu çalışmada Na-aljinat (Na Alg) üzerine itakonik asit (IA) aşılanarak Na-Alg-g-PIA kopolimeri elde edilmiştir. Kopolimerler seryum amonyum nitrat (CAN)/HNO 3 redoks başlatıcı sistemi kullanarak, 30 o C sıcaklıkta, azot gazı atmosferinde, 6 saatlik reaksiyon süresinde hazırlanmıştır. Hazırlanan kopolimer (Na-alg-g-PIA) yarışmasız ortamda sulu çözeltiden Pb 2+ ve Cu 2+ iyonlarının uzaklaştırılmasında kullanılmıştır. Metal iyonu adsorpsiyonu atomik absorpsiyon spektroskopisi (AAS) yöntemi ile incelenmiştir. Hazırlanan aşı kopolimerlerinin destile sudaki denge şişme değerleri tespit edilmiştir. NaAlg-g-PIA kopolimeri ve metal iyonu adsorblamış NaAlg-g-PIA in karakterizasyonu ile metal iyonu adsorpsiyonu FTIR yöntemi ile de incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: sodyum aljinat, itakonik asit, aşı kopolimerizasyonu, ağır metal uzaklaştırılması. GİRİŞ: Doğal polimerler nontoksik, düşük fiyatı, uygun özellikleri ve biyobozunabilirlikleri nedeniyle son yıllarda kimya mühendisliği, gıda ve ilaç endüstrileri ile tarımda sıklıkla kullanılmaktadırlar. Polisakkaritler gibi birçok doğal polimer; düşük mekanik dayanım, kontrolsüz su alımı ve mikrobiyal kirlilik gibi dezavantajlara sahiptirler. Bu sorunları gidermek için başka polimerlerin aşılanması veya karıştırılması ile kimyasal olarak modifiye edilmiş doğal matrisler hazırlanmaktadır. Doğal-sentetik polimer hibrid malzemelerin geliştirilmesi için aşılamanın iyi ve etkin bir yöntem olduğu bilinmektedir. Redoks sistemi varlığında gerçekleştirilen redoks başlatıcılı aşılama, ılıman koşullarda gerçekleştirilir, başlama reaksiyonu için radikal oluşumu substrat üzerinde gerçekleşir ve yan reaksiyon oluşumu minimumdur. Akrilamid, akrilonitril, akrilik asit ve metil metakrilat gibi vinil monomerlerlerinin redoks başlatıcıları ile selüloz, nişasta gibi doğal polimerler üzerine aşılanması reaksiyonu yeni fonksiyonel polimerlerin hazırlanmasında büyük öneme sahiptir [1-2]. Endüstriyel atık sular fazla miktarda toksik ve ağır metal kirliliği içerirler. Hg, Ni, Pb, Cr, Cu, Cd ve Zn gibi ağır metaller insan vücudu için toksik etkiye sahiptirler. Atık sulardan metal iyonu uzaklaştırılmasında; adsorpsiyon, kimyasal çöktürme, filtrasyon ve membran sistemleri gibi

yöntemler kullanılmaktadır. Bu yöntemlerin bazı kısıtlamaları vardır ve çoğu seyreltik çözeltide düşük etkinliğe sahiptir. Son yıllarda nükleer-kimya, elektrokimya ve hidrometalurji ile çevre korumada iyon bağlama kabiliyetleri nedeniyle metal iyonu bağlayan polimerler üzerine yoğunlaşılmıştır [3]. Sodyum aljinat, doğal kaynaklardan elde edilen β-d-mannuronik asit (M) ve α-l-guluronik asidin (G) (1 4) glikozid bağı ile bağlanmasıyla elde edilen düz zincirli polisakkarittir. Aljinatlar; yapılarında karboksil ve hidroksil grupları içeren non-toksik, biyouyumlu, biyobozunabilir ve biyoyapışma özelliklerine sahip maddelerdir. Bu nedenle atık sulardan ağır metal iyonu ve boya uzaklaştırılması, ısı ve ses izolasyonu ile kontrollü ilaç salım prosesleri gibi birçok alanda kullanılmaktadırlar [4,5-6-7]. Atıksulardan metal iyonlarının uzaklaştırılmasında şimdiye kadar karboksil, sülfonik asit, amin, iminoasetat grupları içeren hem sentetik esaslı polimerler [8-9], hem de yarı doğal selüloz- [10-11], nişasta- [12-13] ve kitosan- [ 14-15] aşı kopolimerleri kullanılmıştır. Bu çalışmada adsorban olarak Na-aljinat (Na-alg) üzerine itakonik asidin (IA) aşılanması ile elde edilen aljinat aşı kopolimeri kullanılmıştır. Bu kopolimerin selüloz- ve nişasta-aşı kopolimerleri gibi diğer yarı doğal aşı kopolimerlerine kıyasla metal gideriminde kullanılmasının üstünlüğü, aljinatın da fonksiyonel karboksil grupları içermesi ve elde edilecek kopolimerin hem aljinat hem de itakonik asitten gelen fonksiyonel karboksil gruplarını içermesi nedeniyle daha yüksek metal tutma kapasitesine sahip oluşudur. Itakonik asidin akrilik asit, 2-akrilamidometil propansülfonik asit gibi vinil monomerlerine üstünlüğü ise bir mol başına iki adet fonksiyonel grup içermesidir. Bu çalışmada NaAlg-g-PIA aşı kopolimeri; inert gaz ortamında; mekanik karıştırıcı kullanarak, sodyum aljinatın sulu çözeltisinde, CAN/HNO 3 başlatıcı sistemi varlığında üç boyunlu bir cam reaktörde sentez edilmiştir. Maksimum miktarda fonksiyonel grup veya IA içeren aşı kopolimerinin hazırlanmasından sonra, bu polimer Pb(CH 3 COO) 2 ve Cu(CH 3 COO) 2 tuzlarının sulu çözeltisinden yarışmasız ortamda Pb 2+ ve Cu 2+ iyonlarının uzaklaştırılmasında kullanılmış ve adsorbsiyon reaksiyonu Atomik Absorpsiyon Spektrometresi (AAS) ile incelenmiştir. Adsorbat konsantrasyonları ile sürenin metal iyonu uzaklaştırılmasına etkisi incelenerek aşı kopolimerin metal iyonu tutma kapasiteleri ve adsorpsiyon kinetiği belirlenmiştir. NaAlg-g-PIA kopolimeri ve metal iyonu adsorblamış NaAlg-g-PIA karakterizasyonu gerekse metal iyonu adsorpsiyonu FTIR yöntemi ile incelenmiş ve hazırlanan aşı kopolimerlerinin destile sudaki denge şişme değerleri tespit edilmiştir. DENEYSEL Malzeme: Sodyum aljinat, amonyum seryum (IV) nitrat, bakır (II) asetat anhidrit, kurşun (II) asetat trihidrat, glutaraldehit, hidroksi apatit, pirogallol, potasyum bromat, sodyum tiyosülfat pentahidrat, potasyum bromür, potasyum iyodür, fenolftalein çözeltisi ve sodyum hidroksit. Kopolimerlerin Hazırlanması: Aşı kopolimerizasyonu, üç boyunlu bir reaktörde bulunan NaAlg ın sulu çözeltisinden, 30 dakika süre ile azot gazı geçirdikten sonra, CAN/HNO 3 redoks başlatıcı sistemi ilavesi ile azot gazı akımı altında, bir mekanik karıştırıcı ile karıştırarak 30 o C da 6 saat sürede gerçekleştirilmiştir. Elde edilen reaksiyon karışımı, aseton ilavesi ile reaksiyon ortamından ayrılmıştır. Filtrasyon işlemi uygulandıktan sonra elde edilen çökelti destile su ile yıkanıp 50⁰C da etüvde, ardından vakum etüvünde 40 o C da kurutulmuştur.

Graft % si (gram PIA/ g kopolimer x 100) Tayini: NaAlg-IA graft kopolimerinde aşılanan IA miktarı veya birim miktar kopolimerin içerdiği PIA miktarı graft % si olarak aşağıdaki denklem ile bulunmuştur : % Graft = g PIA/g kopolimer x 100 (1) Bu da, graft kopolimerin 0.1 M NAOH çözeltisi ile fenol ftalein (FF) indikatörlüğünde titrasyonu ile gerçekleştirilmiştir. NaOH sarfiyatından titre edilen COOH miktarı (mol) bulunmuştur. Bulunan COOH grubu mol sayısının yarısı NaAlg üzerine aşılanan IA mol sayısını vermektedir. Sonuçlar, reaksiyon sonunda elde edilen graft kopolimerin ve başlangıçta kullanılan NaAlg ın ağırlığından faydalanarak gravimetrik yöntemle elde edilen graft yüzdesi değerleri ile karşılaştırılmıştır. Şişme Denge Değeri Tayini: Aşı kopolimerlerinin şişme denge değerleri gravimetrik yöntem ile tayin edilmiştir. Bu amaçla belirli miktar kuru aşı kopolimeri oda sıcaklığında destile suda bekletilerek absorbsiyon dengesine ulaşması sağlanmış ve şişmiş jeller tartılmıştır. Şişme denge değeri aşağıdaki eşitlik kullanılarak hesaplanmıştır. Şişme Denge Değeri (g H 2 O/g polimer ) = (W şişmiş W kuru )/W kuru (2) Fourier Transform Infrared Spektroskopisi (FTIR) ile Karakterizasyon: NaAlg substratı, metal adsorblamış NaAlg, IA monomeri, NaAlg-IA graft kopolimeri ve metal adsorblamış NaAlg-IA graft kopolimerinin FTIR (DIGILAB EXCALIBUR-FTS 3000 MX) spektrumları alınarak, hem sentez edilen aşı kopolimeri hem de metal adsorblamış substrat ve aşı kopolimerleri karakterize edilmiştir. NaAlg-g-IA Aşı Kopolimerinin Metal İyonu Uzaklaştırılmasında Kullanımı: NaAlg-g-IA kopolimeri ile sulu çözeltiden Pb 2+ ve Cu 2+ iyonlarının yarışmasız uzaklaştırılması denemeleri, Pb(CH 3 COOH) 2 veya Cu(CH 3 COOH) 2 tuzlarının sulu çözeltisini kullanarak 0.25-0.5 g kopolimer ile gerçekleştirilmiştir. Değişik metal iyonu konsantrasyonları ile gerçekleştirilen denemelerde, belli zamanlarda, bir manyet ile karıştırılan metal iyonu çözeltisi-polimer karışımından örnek alınarak çözeltideki metal iyonu konsantrasyonu atomik absorbsiyon spektroskopisi (AAS) ile belirlenmiştir. Çözeltinin başlangıç ve nihai metal iyonu konsantrasyonu, adsorban miktarı ve metal iyonu çözeltisi hacmi değerleri yardımıyla polimerin metal iyonu adsorblama kapasitesi aşağıdaki denklem yardımıyla hesaplanmıştır. Metal İyonu Adsorblama Kapasitesi (q e )(mmol Me 2+ /g polimer) = Σ ( C i C f ). V / w (3) Yukarıdaki denklemde, C i ve C f, sırasıyla çözeltideki metal iyonunun başlangıç ve nihai konsantrasyonu; V, metal iyonu çözeltisi hacmi ve w ise adsorban miktarını göstermektedir. Karşılaştırma amacıyla metal iyonu adsorblama deneyleri adsorban olarak NaAlg kullanarak da gerçekleştirilmiş ve NaAlg ile NaAlg-g-IA ın metal iyonu adsorbsiyon kapasiteleri karşılaştırılarak, NaAlg üzerine IA aşılanması ile kazanılan kapasite artışı belirlenmiştir. Adsorpsiyon Kinetiği Çalışmaları: Adsorpsiyon kinetiği çalışmalarında, adsorpsiyon reaksiyonunun zamanla değişimini takip etmek amacıyla oda sıcaklığında bir seri deneme yapılmıştır. Pseudo-birinci dereceden adsorpsiyon kinetiği Lagergren denklemi (4) ile temsil edilmektedir. ln( q e - q t ) = lnq e - k 1 x t (4)

Burada q e ve q t birim kütle başına sırasıyla dengede ve t anında adsorbe edilen miktardır. ln( q e - q t ) ve t arasında grafik çizilerek k 1 ve lnq e değerleri tayin edilir. Pseudo-ikinci dereceden adsorpsiyon kinetiği aşağıdaki denklem ile ifade edilir : ( t/q t ) = ( 1/ (k 2 x q e 2 ) ) + ( t/q t ) (5) Burada k 2, pseudo-ikinci dereceden adsorpsiyon hız sabitidir. Adsorpsiyon kinetiği çalışmalarında reaksiyon kinetiği R 2 değerleri ile teorik ve deneysel q e değerlerinin karşılaştırılması ile tespit edilmiştir. Adsorpsiyon İzotermleri: Adsorpsiyon dengesi ile ilgili birçok teori bulunmaktadır. Adsorpsiyon izotermleri, adsorbant üzerinde adsorplanan madde miktarı ile sıvı içerisinde çözünmüş halde bulunan madde miktarı arasındaki ilişkinin açıklanmasında kullanılmaktadır. Adsorpsiyon izotermlerinin deneysel sonuçlarının açıklanması için iki veya üç parametreli modeller geliştirilmiştir. Bunlardan en yaygın olarak kullanılanları Langmuir ve Freundlich modelleridir. Langmuir modeli tamamen homojen bir adsorpsiyon yüzeyi üzerinde elde edilmişken, Freundlich modeli heterojen ortamlar için geçerlidir. Farklı konsantrasyonlarda metal iyonu çözeltileri hazırlanarak elde edilen denge değerleri Langmuir ve Freundlich izotermleri kullanılarak incelenmiştir. Denklemler aşağıda verilmiştir : Langmuir Denklemi: ( C e /Q e ) = ( K L /Q 0 ) + ( Ce/Q 0 ) (6) Ferundlich Denklemi: Qe = K f x Ce 1/n (7) Bu eşitliklerde Ce; dengede çözeltideki metal iyonu konsantrasyonu (mg/l), Qe dengede adsorbe edilen metal iyonu miktarı (mmol/g), Qo maksimum adsorpsiyona ait bir sabit, K L ve K f Langmuir ve Freundlich izotermi denge sabitleri ve 1/n ise 0-1 arasında değere sahip olan heterojenlik faktörüdür ve 0 a yaklaştıkça yüzeyde heterojenlik artmaktadır. Langmuir izotermi tek tabakalı kimyasal adsorbsiyonu ve Freundlich izotermi ise heterojen yüzeyleri yani fiziksel adsorbsiyonu ifade etmektedir. Adsorpsiyon reaksiyonunun hangi izoterme uyduğu R 2 değerleri karşılaştırılarak tespit edilmiştir. SONUÇ VE TARTIŞMA NaAlg-g-PIA aşı kopolimerleri farklı NaAlg miktarları, IA, CAN, HNO 3 konsantrasyonları ve iki farklı çapraz bağlayıcı ( hidroksi apatit (HA) ve glutaraldehit (GA) ) kullanılarak sentez edilmiş ve bu parametrelerin graft yüzdesi üzerine etkisi incelenmiştir. Tablo 1 de NaAlg-g-PIA aşı kopolimerlerine ait graft yüzdesi ve denge şişme değerleri verilmiştir. Tablodan da görüldüğü gibi NaAlg yapısına katılan IA miktarı arttıkça denge şişme değerlerinde düşme gözlenmiştir. Tablo 1 de verilen ve NaAlg üzerine IA in aşılanmasında IA miktarının graft yüzdesi ve şişme denge değerine etkisinin incelendiği kısımda (GRUP 1), aşılama sırasında IA miktarının artması aşılanan IA miktarında pek bir artış sağlamamış tam tersine azalma gözlenmiştir. Graft % si değerleri ile şişme denge değerleri karşılaştırıldığında, graft kopolimerdeki IA miktarının artması ile su absorbsiyonunun azaldığı görülmektedir. Her ne kadar, aşılanan IA miktarının artışı ile şişme değerlerinde artış beklense de beklenilenin tersine olan deneysel bulgu aşı kopolimerin su molekülleri ile hidrojen bağı yapmak yerine PIA aşı zincirlerinin polimer zincirleri arası hidrojen bağı oluşumuna yol açtığını göstermektedir. PIA

miktarının artması ile polimer zincirleri arasındaki hidrojen bağı oluşumu artacağından şişme denge değerleri azalma göstermiştir. Tablo 1. NaAlg-g-PIA aşı kopolimerlerine ait graft yüzdesi ve şişme denge değerleri Polimer Kodu Graft % si Şişme Denge Değeri (g H 2 O / g polimer ) GRUP 1* NaAlg-IA3 34.4 2.43 NaAlgI-A4 23.8 11.56 NaAlg-IA5 28.0 7.85 GRUP 2* NaAlg1-IA 28.0 7.85 NaAlg1.5-IA 23.4 6.21 NaAlg2-IA 25.5 5.55 GRUP 3* NaAlgIA 28.0 7.85 NaAlgIA-GA1 38.9 5.50 NaAlgIA-GA2 43.3 3.52 GRUP 4* NaAlgIA5 34.0 7.85 NaAlgIA5-HA 28.3 4.28 NaAlgIA7-HA 31.3 2.44 GRUP 1*: NaAlg üzerine IA in aşılanmasında IA miktarının graft yüzdesi ve şişme denge değerine etkisi; polimer kodunda IA ten sonraki 3, 4 ve 5 rakamları 1 g NaAlg a karşılık kullanılan IA in gram cinsinden miktarını göstermektedir. GRUP 2*: NaAlg üzerine IA in aşılanmasında NaAlg miktarının graft yüzdesi ve şişme denge değerine etkisi; polimer kodunda NaAlg tan sonraki 1, 1.5 ve 2 rakamları 5 g IA e karşılık kullanılan NaAlg ın gram cinsinden miktarını göstermektedir. GRUP 3*: NaAlg üzerine IA in aşılanmasında, NaAlg ın GA ile (aşılama öncesi) çapraz bağlanmasının graft yüzdesi ve şişme denge değerine etkisi; polimer kodunda GA den sonraki 1 ve 2 rakamları 1 g NaAlg başına kullanılan %50 lik GA çözeltisinin ml cinsinden miktarını göstermektedir. GRUP 4*: NaAlg üzerine IA in aşılanmasında, NaAlg ın HA ile çapraz bağlanmasının graft yüzdesi ve şişme denge değerine etkisi; NaAlg: 1 g, IA: 5 veya 7 g, HA: 0.15 g NaAlg miktarının etkisinin incelendiği 2. grup çalışmada (GRUP 2) ise, sabit miktardaki (5 g) IA e karşılık NaAlg miktarının artması birim miktar NaAlg başına düşen IA miktarını azalttığı için aşılanan IA % ni düşürmüştür. Bu grup çalışmada, graft yüzdesi ile şişme denge değerleri arasında şişme denge değerlerinin düşük ve graft % lerinin yakın olması nedeniyle belirgin bir ilşki tespit edilememiştir. 3. grup çalışmada NaAlg ın aşılama öncesi GA ile çapraz bağlanması ve kullanılan GA miktarının artması ile graft % leri sırasıyla %38.9 ve 43.3 e yükselmiştir. Çapraz bağlayıcı miktarının artması ile çapraz bağ yoğunluğu arttığından, şişme denge değerleri 7.85 g H 2 O/g polimer değerinden 5.50 ve 3.52 g H 2 O/g polimer değerlerine azalmıştır. NaAlg ın aşılamadan 1 saat önce HA ile muamele edilip HA varlığında aşılamaya devam edilen 4. grup denemelerde 1 g NaAlg a karşılık 5 g IA kullanıldığında 0.15 g HA kullanımı graft % ni önce azaltmış, aynı şartlarda IA miktarı 7 g a arttığında aşılama yüzdesi artmıştır. Aynı miktar IA kullanımında graft yüzdesi ve şişme denge değerleri karşılaştırıldığında HA kullanımı graft yüzdesi ve şişme denge değerlerini azaltmıştır. Diğer değerler sabit tutulup IA mktarı arttırıldığında graft yüzdesi artmış ancak su absorbsiyonu polimer zincirleri arası hidrojen bağları oluşumu neniyle azalmıştır.

Tablo 2 de NaAlg ve NaAlg-g-PIA ile Pb(II) adsorpsiyonu kinetiğine ait sabitler verilmiştir. Her iki polimer için de regresyon katsayılarının karşılaştırılmasından adsorbsiyon kinetiğinin pseudo-ikinci dereceden olduğu tespit edilmiştir. Tablo 2. NaAlg ve NaAlg-g-PIA ile Pb(II) adsorpsiyonu kinetiğine ait sabitler ( [Pb(II)] = 600 ppm, T = 293 K ) Pseudo-Birinci Derece Pseudo-İkinci Derece Polimer q e (deneysel) k 1 R 2 k 2 q e (teorik) R 2 (mmol/g) (dak -1 ) (dak -1 ) (mmol/g) NaAlg 3.28 0.013 0.708 0.036 3.30 0.997 NaAlg-g-PIA 5.07 0.011 0.570 0.032 5.06 0.998 Tablo 3 de NaAlg ve NaAlg-g-PIA ile Pb(II) ve Cu(II) iyonu adsorbsiyonuna ait Langmuir ve Freundlich izoterm sabitleri verilmiştir. Naalg ve NaAlg-g-PIA nın Langmuir izotermi regresyon katsayıları (R 2 ) Freundlich izotermi regresyon katsayılarından (R 2 ) büyüktür. Tablodan da görüldüğü gibi deneysel sonuçlar Langmuir izoterm eşitliğine oldukça uygundur. Tablo 3. NaAlg ve NaAlg-g-PIA için Langmuir ve Freundlich İzoterm Sabitleri (75, 100, 200, 400 ppm metal iyonu konsantrasyonu) Polimer ve Adsorplanan Metal Langmuir İzotermi Freundlich İzotermi İyonu K L (mg/l) Q 0 (mmol/g) R 2 K f ((molxl)/g) 1/n R 2 NaAlg-Cu(II) 37.279 1.866 0.9942 0.249 0.338 0.9833 NaAlg-g-PIA Cu(II) 17.900 3.136 0.9964 1.048 0.183 0.9961 NaAlg-Pb(II) 102.760 2.301 0.9892 0.328 0.251 0.921 NaAlg-g-PIA Pb(II) 85.967 4.026 0.9979 0.528 0.269 0.9929 Şekil 1 de, NaAlg ın metal iyonu adsorbsiyonu öncesi ve sonrasına ait FTIR spektrumları verilmiştir. Metal iyonu adsorbsiyonu sonrası, NaAlg ın spektrumunda meydana gelen başlıca değişiklikler: 1. Karboksilat grubunun asimetrik gerilmesine ait 1609cm -1 deki bandın şiddetinde hafif azalma ve Pb(II) iyonu adsorbsiyonu sonrası 1622 cm -1 e, Cu(II) iyonu adsorbsiyonu sonrası 1605 cm -1 e kayma. 2. NaAlg ın FTIR spektrumunda 1091 cm -1 deki C-O-C bağına ait bandın şiddetinde metal iyonu adsorbsiyonu sonrası oldukça belirgin bir artış ve daha düşük dalga sayısına (Cu(II): 1080 cm -1 ; Pb(II): 1087 cm -1 ) kayma meydana gelmiştir. 3. NaAlg ın spektrumunda 948 cm -1 de görünen bant metal iyonu adsorbsiyonu sonucunda yok olmuştur. 4. NaAlg ın spektrumunda 3446 cm -1 de görülen hidroksil gruplarının gerilme titreşimine ait bant, adsorpsiyon sonrası daha düşük dalga sayısına kayarak 3437 cm -1 de ortaya çıkmıştır. 5. Metal iyonu adsorpsiyonu nedeniyle, bir diğer düşük frekansa bant kayması da karboksilat gruplarının simetrik gerilme titreşimlerine ait 1416 cm -1 deki bant için meydana gelmiş ve Cu(II) ve Pb(II) iyonları adsorpsiyonları sonrası sırasıyla 1405 ve 1406 cm -1 görülmektedir.

2920 2851 2361 1406 1292 NaAlg ( Pb(II) 400 ppm) Transmitans ( a.u. ) 3437 3437 2920 2920 2851 1605 1622 1405 1300 1293 1034 1036 NaAlg ( Cu(II) )400 ppm) NaAlg 3446 1609 1034 1416 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Dalga Sayısı ( cm -1 ) Şekil 1. Pb(II) ve Cu(II) iyonu adsorblamış NaAlg ile orijinal NaAlg ın FTIR spektrumları. İtakonik asit, sodyum aljinat, itakonik asit aşılanmış sodyum aljinat, metal adsorplamış FTIR spektrumları Şekil 2 de verilmiştir. IA nın spektrumunda 3600-3000 cm -1 arasında görülen iki kademeli yaygın bant hidroksil gruplarının gerilme titreşiminden kaynaklanmaktadır ( yüksek frekanstaki bant serbest -OH grupları, düşük frekanstaki ise hidrojen bağlı OH gruplarını göstermektedir). 1700 cm -1 deki bant IA deki asit karboniline ( C=O ) ait gerilme titreşimine, 1630 cm -1 deki bant ise C=C çifte bağına atfedilmektedir. NaAl-g-PIA (Cu(II) 200 ppm) Transmitans (a.u) 3432 3446 3429 3433 2926 2919 2920 2920 2851 1731 1622 1593 1622 1609 1403 1403 1406 1416 1034 1038 NaAlg-g-PIA (Pb(II) 200 ppm) 1034 1034 NaAlg-g-PIA NaAlg IA 2920 2851 2734 2623 1703 1630 1437 1310 1217 1169 914 986 628 727 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Dalga sayısı ( cm -1 ) Şekil 2. IA, NaAlg, NaAlg-g-PIA ve metal adsorplamış NaAlg-g-PIA e ait FTIR spektrumları. Aşı kopolimerin (NaAlg-g-PIA) spektrumunda 1731 cm -1 de bir bandın bulunması, IA ın NaAlg üzerine aşılandığını, bir başka deyişle kopolimer yapısında itakonik asidin varlığını göstermektedir. Metal adsorplamış kopolimerin FTIR spektrumları incelendiğinde kopolimerin

spektrumunda 1731 cm -1 de görülen asit karboniline ait bandın yok olduğu görülmektedir. Kopolimerin spektrumunda metal iyonu adsorpsiyonundan kaynaklanan diğer bir değişiklik de 950-1250 cm -1 aralığında bulunan ve C-O ve C-O-C gerilme titreşimi ile O-H eğilme titreşimlerinden kaynaklanan bant şiddetinin adsorpsiyon sonrası azalmasıdır. NaAlg, IA ve sentezlenen aşı kopolimerlerine ait FTIR bantları Tablo 4 de de verilmiştir. Tablo 4. NaAlg, IA ve sentezlenen aşı kopolimerlerine ait FTIR bantları. Na-Alg IA P(Na Algg-PIA)-HA P(Na Algg-PIA) P(Na Alg-g- PIA)* P(Na Alg-g- PIA)-GA Grup (cm -1 ) (cm -1 ) % 31 PIA (cm -1 ) % 53 PIA (cm -1 ) % 24 PIA (cm -1 ) % 44 PIA (cm -1 ) 3700-3000 3428 3432 3432 3429 ν(o-h ) 3000-2850 2930 2923 2926 2926 2926 ν (C-H) 1700 1726 1723 1731 1717 ν (C=O) 1600 1628 1630 1622 1632 ν as (COO - ) 1412 1402 1402 1406 1403 ν(coo - ) 1385 1385 OH def. 1297 1297 1310 1298 iskelet titr. 1081-1027 1036 1040 1038 1038 ν as (C-O-C) *: NaAlg/IA= 1.5/5 (ağ./ağ.) 1630 ν (C=C) qe(mmol Cu(II)/g polimer) 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 NaAlg-g-PIA Cu (II) NaAlg Cu(II) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 t (dak) Şekil 3. NaAlg ve NaAlg-g-PIA ile sulu çözeltiden (600 mg Cu(II)/L) bakır iyonlarının yarışmasız uzaklaştırılmasında adsorbsiyon değerlerinin zamanla değişimi.

Şekil 3 de NaAlg ve NaAlg-g-PIA ile sulu çözeltiden (600 mg Cu(II)/L) bakır iyonlarının uzaklaştırılmasında, polimerin Cu(II) iyonu uzaklaştırma değerlerinin zamanla değişimi görülmektedir. NaAlg ve NaAlg-g-PIA ile Cu(II) iyonlarının uzaklaştırılmasında dengeye ulaşma zamanları ve bakır iyonu tutma değerleri karşılaştırıldığında, kopolimerin bakır iyonu tutma değerlerinin belirgin bir şekilde daha yüksek olduğu ve daha kısa sürede adsorpsiyon dengesine ulaştığı görülmektedir. 6 NaAlg-g-PIA Pb(II) NaAlg Pb(II) qe (mmol Pb(II)/g polimer) 5 4 3 2 1 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 t (dak) Şekil 4. NaAlg ve NaAlg-g-PIA ile sulu çözeltiden (600 mg Pb(II)/L) kurşun iyonlarının yarışmasız uzaklaştırılmasında adsorbsiyon değerlerinin zamanla değişimi. 6 NaAlg-g-PIA Cu(II) NaAlg Cu(II) 5.8 ph 5.6 5.4 5.2 0 50 100 150 200 250 300 350 t (dak) Şekil 5. NaAlg ve NaAlg-g-PIA ile sulu çözeltiden (600 mg Cu(II)/L) bakır iyonlarının yarışmasız uzaklaştırılmasında çözelti ph ının zamanla değişimi.

Şekil 4 de 600 mg/l konsantrasyonunda kurşun asetat çözeltisinden, NaAlg ve NaAlg-g-PIA ile Pb(II) iyonu uzaklaştırılmasının zamanla değişimi görülmektedir. Kopolimerin Pb(II) iyonu uzaklaştırma değerlerinin, beklendiği ve Cu(II) iyonu gideriminde olduğu gibi, daha fazla olduğu belirlenmiştir. NaAlg Pb(II) NaAlg-g-PIA Pb(II) ph 5.45 5.35 5.25 5.15 5.05 4.95 4.85 4.75 4.65 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 t (dak) Şekil 6. NaAlg ve NaAlg-g-PIA ile sulu çözeltiden (600 mg Pb(II)/L) kurşun iyonlarının yarışmasız uzaklaştırılmasında çözelti ph ının zamanla değişimi. Şekil 5 ve 6 da, 600 mg/l kurşun veya bakır iyonu içeren çözeltilerden yarışmasız ortamda metal iyonu uzaklaştırılmasında ortam ph ının zamanla değişimi görülmektedir. Her iki grafikte adsorban olarak NaAlg kullanıldığında ph daki azalmanın oldukça az olduğu, buna karşılık kopolimer ile metal iyonu uzaklaştırılmasında ph ın daha fazla düştüğü (asitliğin arttığı) görülmektedir. Bilindiği gibi karboksil ve sülfonik asit fonksiyonel grupları içeren polimerler ile metal iyonu uzaklaştırılmasında iyon değişimi gerçekleşmekte (denklem 8) ve bunun sonucu ortama verilen H + iyonları nedeniyle ph düşmektedir [11]. ----COOH + Cu +2 / (Pb +2 ) (----COO) 2 Cu +2 /(Pb +2 ) + 2H + (8) Şekil 7 de değişik konsantrasyonlarda Pb(II) ve Cu(II) iyonu içeren çözeltilerden, metal iyonlarının yarışmasız uzaklaştırılmasında adsorpsiyon kapasitesinin çözeltideki metal iyonu konsantrasyonu ile değişimi görülmektedir. 75-400 mg/l metal iyonu konsantrasyonunda kurşun adsorplama kapasitesi değerlerinin bakıra ait değerlerden daha düşük olduğu ve aynı metal iyonu konsantrasyonunda kopolimerin Pb(II) iyonu uzaklaştırma kapasitesinin, incelenen konsantrasyon aralığında NaAlg ın Cu(II) iyonu uzaklaştırma kapasitesinden bile daha düşük olduğu görülmektedir. Düşük metal iyonu konsantrasyonlarında (75 ve 100 mg/l), NaAlg ve NaAlg-g-PIA ın kurşun iyonu uzaklaştırma miktarları hemen hemen aynı iken; çözeltide başlangıç kurşun iyonu konsantrasyonunun artışı ile kopolimere ait değerler 1.6-1.7 kat artmıştır. Cu(II) iyonu uzaklaştırılmasında ise Pb(II) iyonu uzaklaştırılmasından farklı olarak graft kopolimer ve NaAlg in Cu(II) iyonu tutma kapasiteleri arasında düşük konsantrasyondan itibaren yaklaşık 2 kat olan fark, çözeltideki metal iyonu konsantrasyonunun artması ile graft kopolimerinkine ilaveten NaAlg ın da adsorpsiyon kapasitesini arttırmış ve aradaki fark azalarak 400 mg/l Cu(II) iyonu konsantrasyonunda 1.2 değerine düşmüştür.

qe (mmol Me(II)/g polimer) 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 NaAlg-g-PIA Pb(II) NaAlg Pb(II) NaAlg-g-PIA Cu(II) NaAlg Cu(II) 75 100 200 400 [ Me(II) ] (mg/l) Şekil 7. NaAlg ve NaAlg-g-PIA polimerleri ile sulu çözeltiden metal iyonlarının yarışmasız uzaklaştırılmasında adsorbsiyon kapasitelerinin metal iyonu başlangıç konsantrasyonu ile değişimi. Şekil 8 ve 9 da NaAlg ve NaAlg-g-PIA polimerleri ile değişik konsantrasyonlardaki ( 75-400 ve 75-600 mg/l Pb(II) ) çözeltilerden yarışmasız metal iyonu uzaklaştırılmasında adsorpsiyon öncesi (t=0) ve sonrası (t=300 veya 330 dak) çözelti ph ının çözeltideki metal iyonu konsantrasyonu ile değişimi görülmektedir. NaAlg ile sulu çözeltiden Cu(II) gideriminde incelenen konsantrasyon aralığında (75-400 mg Cu(II) /L) adsorpsiyon öncesi ve sonrası arasında Cu(II) konsantrasyonunun artması ile bile pek büyük fark oluşmamaktadır (Şekil 8). 6 NaAlg Cu(II) ads. önce NaAlg Cu(II) ads. sonra NaAlg-g-PIA Cu(II) ads. önce NaAlg-g-PIA ads. sonra 5.75 5.5 5.25 ph 5 4.75 4.5 4.25 4 75 100 200 400 [ Cu(II) ] (mg/l) Şekil 8. NaAlg ve NaAlg-g-PIA polimerleri ile sulu çözeltiden bakır iyonlarının yarışmasız uzaklaştırılmasında adsorbsiyon öncesi ve sonrası çözelti ph ının Cu(II) iyonu başlangıç konsantrasyonu ile değişimi.

NaAlg-g-PIA ile metal iyonu uzaklaştırılmasında, adsorpsiyon öncesi ve sonrası ph ları arasında düşük metal iyonu konsantrasyonlarında daha yüksek olan fark, başlangıç metal iyonu konsantrasyonunun artışı ile azalmaktadır. Bu bulgu, Şekil 7 de verilen Cu(II) iyonu adsorpsiyon kapasitelerinin metal iyonu konsantrasyonu değişimi ile uyumludur. 6.5 6 NaAlg Pb(II) ads. önce NaAlg Pb(II) ads.sonra NaAlg-g-PIA Pb(II) ads. önce NaAlg-g-PIA Pb(II) ads.sonra 5.5 ph 5 4.5 4 3.5 3 75 100 200 400 600 [ Pb(II) ] (mg/l) Şekil 9. NaAlg ve NaAlg-g-PIA polimerleri ile sulu çözeltiden kurşun iyonlarının yarışmasız uzaklaştırılmasında adsorbsiyon öncesi ve sonrası çözelti ph ının Pb(II) iyonu başlangıç konsantrasyonu ile değişim. Şekil 9 da 75-600 mg/l konsantrasyon aralığındaki kurşun asetat çözeltisinden NaAlg ve NaAlg-g-PIA ile yarışmasız Pb(II) iyonu uzaklaştırılmasında, adsorpsiyon öncesi ve sonrası çözelti ph ının çözeltideki Pb(II) iyonu başlangıç konsantrasyonu ile değişimi görülmektedir. Hazırlanan kurşun asetat çözeltisi, kurşun asetat ın sudaki düşük çözünürlüğü nedeniyle, saydam olana kadar 1 M HCI ilavesi ile Pb(II) iyonu tamamen çözünmüş hale getirilip kullanılmıştır. Çözeltideki kurşun iyonu konsantrasyonu arttıkça ilave edilen 1 M HCI miktarı da arttığından çözeltilerin adsorpsiyon öncesi ph ları konsantrasyona göre farklılık göstermektedir. Cu(II) iyonu uzaklaştırılmasında olduğu gibi, adsorban olarak NaAlg kullanıldığında tüm konsantrasyon aralığında çözelti ph ında adsorpsiyon öncesi ve sonrası arasında hemen hemen fark yoktur. Ancak graft kopolimerin kullanımında her iki değer arasında oldukça fazla fark vardır. Bu çalışmada doğal bir polimer olan NaAlg üzerine itakonik asidin (IA) aşılanmasında reaksiyon parametrelerinin graft yüzdesi ve şişme denge değerlerine etkisi incelenmiştir. Elde edilen aşı kopolimer (NaAlg-g-PIA), Cu(II) ve Pb(II) iyonlarının sulu çözeltiden uzaklaştırılmasında kullanılmış ve kopolimerin metal iyonu adsorblama kapasitesinin beklendiği gibi NaAlg ınkinden daha yüksek olduğu belirlenmiştir. İlaveten metal iyonu konsantrasyonunun artması ile hem NaAlg hem de NaAlg-g-PIA in metal iyonu adsorbsiyon kapasitesinin arttığı; metal iyonu giderme reaksiyonunun pseudo 2. mertebeden bir kinetik ile gerçekleştiği ve adsorpsiyon izoterminin Langmuir izotermine uyduğu tespit edilmiştir. Teşekkür: Bu çalışma İ.Ü. Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından desteklenmiştir. Proje No: T-6341.

KAYNAKLAR 1. Isıklan, N.; Kursun, F.; Inal, M., Graft Copolymerization of Itaconic Acid onto Sodium Alginate Using Ceric Ammonium Nitrate as Initiator, Inc. J Appl Polym Sci 114 (2009) 40 48. 2. Gurdag, G; Yasar, M.; Gurkaynak, MA, Graft copolymerization of acrylic acid on cellulose: Reaction kinetics of copolymerization, J Appl Polym Sci, 66 (5): 929-934 OCT 31 1997 3. Maxim, K.; Valeri, K.; Yuri, K., Comparative equilibrium studies of sorption of Pb(II) ions by sodium and calcium alginate, Journal of Environmental Sciences 20 (2008) 827 831. 4. Praline, J. ; Guennoc, A.M.; Limousin, N.; Hallak, H.; De Toffol, B.; Corcia, P., ALS and mercury intoxication : A relationship, Clin. Neurol. Neurosurg. 109 880-883 (2007). 5. Thompson, L.J., Veterinary Toxicology, R.C. Gupta (Ed.) Academic Pres, New York, 2007. 6. Aravindhan, R.; Fathima, N. N.; Rao, J. R.; Nair, B. U., Equilibrium and thermodynamic studies on the removal of basic black dye using calcium alginate beads, Colloids and Surfaces A Physichochem. Eng. Aspects 299 232-238 (2007). 7. Boysan, F.; Şengörür, B.; Küçükislamoğlu, M., Removal of Cupper (II) Ions from Aqueous Solution by Polyamine-Polyurea Resin, SAÜ Fen Bilimleri Dergisi, 12. Cilt, 1. sayı, 43-48 (2008). 8. Rivas, B.L.; Villegas, S.; Ruf, B., Synthesis of water-insoluble functional copolymers containing amide, amine, and carboxylic acid groups and their metal-ion-uptake properties, J. Appl. Polym. Sci., 99 (2006) 3266-3274. 9. Liu, C.; Renbi, B.; Hong, L., Diethylenetriamine-grafted poly(glycidyl methacrylate) adsorbent for effective copper ion adsorption, J. Colloid Interf. Sci. 303 (2006) 99 108. 10. Guclu, G.; Gurdag, G.; Ozgumus, S., Competitive removal of heavy metal ions by cellulose graft copolymers, J. Appl.Polym. Sci. 90 (2003) 2034 2039. 11. Çavuş, S.; Gürdağ, G.; Yaşar, M.; Güçlü, K.; Gürkaynak, M.A., The competitive heavy metal removal by hydroxyethyl cellulose-g-poly(acrylic acid) copolymer and its sodium salt: The effect of copper content on the adsorption capacity, Polym.Bull.57 (2006) 445 456. 12. Khalil, M.I.; Farag, S., Utilization of some starch derivatives in heavy metal ions removal J. Appl. Polym. Sci. 69 (1998) 45 50. 13. Keles, S.; Güçlü G., Competitive removal of heavy metal ions by starch-graft-acrylic acid copolymers, Polym. Plast. Technol. 45 (2006) 365 371. 14. Ngah, WSW; Kamari, A.; Koay, YJ, Equilibrium and kinetics studies of adsorption of copper (II) on chitosan and chitosan/pva beads, Int. J. Biol. Macromol. 34 (2004) 155 161. 15. Sun, S.L.; Wang A.Q., Adsorption properties of crosslinked carboxymethyl-chitosan resin with Pb(II) as template ions, J. Hazard. Mater. B131 (2006) 103 111.