Poliakrilamit-tabakasal silikat nanokompozit hidrojellerinin sentezi ve ağır metal gideriminde kullanımı

Hidrojeller hidrofilik polimerlerin çapraz bağlanması sonucunda suda çözünmeyen ancak su içinde şişme gösteren yapılardır. Birçok adsorpsiyon uygulamalarında kullanılabilmelerinden dolayı bu malzemeler büyük öneme sahiptir. Bu adsorpsiyon uygulamalarından biri de suyun saflaştırılması (ağır metal ve organotoksik maddelerin tutulması) işlemidir. Bu projede, polisakkarit ve protein yapısı içeren Spirulina mikroyosunun montmorillonit (MMT) kiline immobilizasyonu ile organofilik MMT (Sp-MMT) eldesi ve hazırlanan poli(akrilamit) (PAAm) nanokompozit hidrojellerinin metal adsorpsiyonu ile şişme özelliklerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Farklı dolgulama derecelerinde NaMMT ve Sp-MMT killerini içeren PAAm nanokompozit hidrojelleri, akrilamit (AAm) monomerinin in-situ serbest radikal polimerizasyon reaksiyonu ile N,N-metilen bis-akrilamit (BAAm) çapraz bağlayıcısı varlığında sentezlenmiştir. Sonuç nanokompozit hidrojellerin yapısal karakterizasyonu, X-Işını difraksiyonu (XRD) ve geçirimli elektron mikroskop (TEM) teknikleri ile gerçekleştirilmiştir. Polimer nanokompozit hidrojellerin ısıl ve morfolojik özelliklerine nanodolgunun yükleme derecesinin etkisi, ısıl gravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) yöntemleri ile araştırılmıştır. Hidrojellerin krom metal iyonunu adsorplama kapasitesi, UV-VIS spektrofotometresi ile saptanmıştır. Saf PAAm hidrojeline göre, Sp-MMT dolgulu ve NaMMT dolgulu nanokompozit hidrojellerin daha yüksek şişme ve metal adsorplama kapasitesine sahip oldukları bulunmuştur. Ağırlıkça % 1 oranında Sp-MMT dolgusu içeren PAAm nanokompozit hidrojeli için eksfoliye nanokompozit yapısı, suda maksimum şişme ve gelişmiş ısıl özellikler elde edilmiştir. Bu nanokompozit hidrojelin aynı zamanda maksimum metal adsorplama kapasitesine sahip olduğu ve saf PAAm hidrojeline göre, yaklaşık % 312 daha fazla Cr6+ iyonunu adsorpladığı bulunmuştur. Metal adsorpsiyonundaki ve su absorpsiyonundaki bu önemli iyileşmenin nedeni, Spirulina'nın polimer matrise bağlı bir şekilde ve "açık formda" ağımsı bir yapı oluşturması ve böylece fonksiyonel gruplarının metal iyonu veya su ile etkileşme olasılığının yüksek olması ile ilişkilendirilmiştir. Diğer yandan, literatürde Spirulina ve MMT dolgusunun tek başlarına kullanıldıklarında sırasıyla ağırlıklarının sadece % 4.8 ve % 0.36'sı kadar Cr6+ iyonu adsorpladıkları rapor edilmiş olup, bu çalışmada hazırlanan ve % 1 Sp-MMT içeren PAAm nanokompozit hidrojelinin ise içerdiği Spirulina ağırlığının yaklaşık % 10000'i kadar Cr6+ iyonunu adsorpladığı bulunmuştur.