Organik atıkların giderilmesi için yeni polimerik sorbentlerin hazırlanması

Çok sayıda endüstrinin ürettiği atıklar ciddi bir kirliliğe neden olmasından dolayı çevrenin koruması daha zor hale geliyor. Organik kirlilikler pestisid, hidrokarbonlar, fenoller, plastizerler, bifeniller, deterjanlar, yağlar, gresler, farmasötikler, proteinler ve karbonhidratları içerirler.Yüksek derece organik bileşiklerin sudan uzaklaştırılmasında etkin yöntemler önem kazanmaktadır.Çok sayıda metod koagulasyon, filtrasyonlu koagulasyon, ozonlama, adsorbsiyon, iyon değişimi, ters osmoz ve inert oksidasyon gibi prosesler sudan ve atık sulardan organik atıkların giderilmesinde kullanılmıştır.Bu metodlar yüksek yatırım ve maliyet gerektirir.Diğer taraftan adsorbsiyon ve iyon değişimi metodları organik atıkların giderilmesinde etkili olduğu gibi uygun ve düşük maliyetli yöntemlerdir. Tekstil endüstrisinin en büyük sorunlarından biri boya atıklarının uzaklaştırılmasıdır. Boya atıkları insan sağlığını ciddi şekilde etkileyebilir. Bazı boyalar metabolizma üzerinde mutajenik ya da kanserojenik etkiye sahiptir. Boyaların uzaklaştırılması çevre açısından önemlidir. Renkli atık suları, boya imal endüstrileri ve boya tüketen endüstrilerde seri üretim süreçleri sonucunda oluşur.Üretim fazlası boyalar direkt olarak pis suya boşaltılır.Bu amaçla çeşitli sorbentler aktif karbon, modifiye çitosan ve bazı yüzey modifiye zeolitler boya artıklarının uzaklaştırılmasında kullanılmışlardır. Her ne kadar aktif karbon organik kirleticilerin uzaklaştırılmasında etkili bir şekilde kullanılsa da düşük adsorpsiyon kapasitesi olması, rejenerasyonunun uygun ve düşük maliyette olması gerekmektedir. Boya giderilmesinde bir çok sorbent denemiştir.Ancak bu maddelerden birçoğu rejenere edilmedikleri için okaliptüs kabuğu gibi bir kere kullanılıp atılmaktadır.Reaktif boyaların selüloz, pirinç kabuğu, hindistan cevizi kabuğu gibi kuarternize organik maddelerle adsorbsiyon kapasitesi 60-240 mg arasında değişmekte olup rejenerasyonları ile ilgili başarılı sonuç alınamamıştır. Polimer ve boyanın etkileşimiyle polimer-boya kompleks oluşumunun pek çok ilginç ve önemli özelliği verdır.Kulombik, hidrofobik ve sterik etkileşimler, kompleks oluşumunu sağlayan termodinamik ve dinamik etkilerdir.Hidrojellerin boya ile etkileşimleri ise en önemli unsurdur.Bu çalışmada poli(stiren) esaslı polimerik kuarterner amonyum karboksilik asit içeren reçine hazırlanarak asidik ve bazik boyaların giderilmesinde kullanılmıştır. Bu çalışmada kuarterner amin fonksiyonlu polimerik kürecikler iki basamakta hazırlanmıştır. İlk olarak poli ( vinil benzil klorür-etilen glikol dimetakrilat) (PVBC) esaslı kürecikler sentetik protokole göre sentezlenmiştir. PVBC kürecikler etil piperazin ve imidazolle modifikasyonu yapıldıktan sonra kloroasetik asit ile kuaternizasyonu gerçekleştirilmiştir. Ters atom tranfer radikal polimerizasyon tekniği (ATRP) kullanılarak PVBC küreleri üzerine poli(vinil imidazol) aşılanmıştır. Aşılanma derecesi 72 saatte yaklaşık % 59'a ulaşılmıştır. Bu nedenle ''core-shell'' yapısındaki polimerik sorbent sudan asidik boyaların giderilmesinde kullanılmıştır. Çapraz bağlı polimerik reçinelerin üzerine aşılanmış lineer polimerler, reçinenin çözücü ile etkileşmesini ve fonksiyonel grup taşıyan yan zincirlerin esnekliğinin birleşmesinden dolayı sayısız uygulama alanına sahiptir. Yan zincir esnekliği homojen bir reaksiyon şartı sağladığı gibi fonksiyonel grupların daha etkili kullanımına olanak sağlar. Atom tranfer radikal polimerizasyon(ATRP) tekniği, çoğunlukla katı yüzey üzerinde büyüyen zincirler verir. Başlatıcı gruplar yüzeye kovalent bağ ile bağlanmışlardır. Boya adsorbsiyon deneyleri farklı boya konsantrasyonları, pH ve kinetik ölçümlere bağlı olarak çalışılmıştır. Aynı zamanda desorpsiyon deneyleri de yapılmıştır. Fenoller en önemli organik kirleticilerden biridir. Çevreye verildiklerinde suda istenmeyen renk ve koku bırakırlar. Düşük konsantrasyonda bile organizma üzerindeki zararlarından dolayı fenoller kirleticiler arasında önemli yere sahiptir. Fenolik bileşiklerin adsorpsiyonu 3 mekanizma üzerinden ilerler. Şöyleki, π-π etkileşimi, elektron-dönor akseptör kompleks formasyonu ve hidrojen bağ oluşumudur. Fenollerin uzaklaştırılmasında yeni sorbentler hazırlanarak kullanılmıştır. Etil piperazin ve imidazol PVBC ile modifiye edilerek kloroasetamid ile kuarternizasyonu gerçekleştirilmiştir. Kloroasetamid içeren polimerik reçine 4.50 mmol/g amin fonksiyonu elde edilmiştir. İşlem sonunda fenolün adsorpsiyon kapasitesi 0.208 g fenol/ g bulunmuştur. Bu sonuç fenolün çözeltiden etkili bir şekilde uzaklaştırıldığını gösterir. Diğer bir sorbent N,N dimetiletilenamin ile PVBC küreciklerinden başlayarak hazırlanmıştır. Daha sonra kloroasetamid ile kuarternize edilerek kuarterner amid grubu içeren kürecikler hazırlanmıştır. Elde edilen sorbentin adsorpsiyon kapasitesi 0.22 g fenol/ g reçine olarak bulunmuştur. Adsorpsiyon şartlarına bağlı olarak reçinenin fenol adsorpsiyon mekanizması çeşitlilik gösterir. Bu reçine fenol içeren seyreltik çözeltilerde bile fenolu tamamen ortamdan uzaklaştırır. Bu çalışmada ATRP (atom tranfer radikal polimerizasyon) tekniği ile polimer yüzeyine aşılama yapılabilmiştir. Poli (2-akrilamido-2-metilpropen sülfonik asit) çapraz bağlı PVBC reçine üzerine aşılama yapılarak, atrazinin sudan giderilmesinde kullanılmıştır. Atrazin bazik bir bileşiktir. Bu nedenle atrazinin uzaklaştırılmasında asidik türden sorbentler kullanılmıştır. Farklı pH ve konsantrasyona bağlı olarak polimerik sorbentlerin atrazini tutma kapasiteleri incelenmiştir. Eser miktarda atrazinin uzaklaştırılması üzerinde deneysel çalışmalar yapılmış ve farklı kinetik modeller uygulanmıştır. Spektroskopik ve analitik yöntemler kullanılarak hazırlanan sorbentin fonksiyonel grupları karakterize edilmiştir. Core-shell tipi reçinelerin SEM ile morfolojileri ve yapıları karakterize edilmiştir.