TR2022012019A2 - Süperabsorbent poli̇mer - Google Patents

Süperabsorbent poli̇mer

Info

Publication number
TR2022012019A2
TR2022012019A2 TR2022/012019A TR2022012019A TR2022012019A2 TR 2022012019 A2 TR2022012019 A2 TR 2022012019A2 TR 2022/012019 A TR2022/012019 A TR 2022/012019A TR 2022012019 A TR2022012019 A TR 2022012019A TR 2022012019 A2 TR2022012019 A2 TR 2022012019A2
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
peg
sap
cross
paa
feature
Prior art date
Application number
TR2022/012019A
Other languages
English (en)
Inventor
Savaşkan Yilmaz Sevi̇l
Farajallah Sami
Duran Celal
Özdeş Duygu
Mutlu Sali̇ha
Original Assignee
Karadeniz Teknik Ueniversitesi Teknoloji Transfer Arastirma Ve Uygulama Merkezi
Karadeni̇z Tekni̇k Üni̇versi̇tesi̇ Teknoloji̇ Transferi̇ Uygulama Ve Araştirma Merkezi̇ Müdürlüğü
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karadeniz Teknik Ueniversitesi Teknoloji Transfer Arastirma Ve Uygulama Merkezi, Karadeni̇z Tekni̇k Üni̇versi̇tesi̇ Teknoloji̇ Transferi̇ Uygulama Ve Araştirma Merkezi̇ Müdürlüğü filed Critical Karadeniz Teknik Ueniversitesi Teknoloji Transfer Arastirma Ve Uygulama Merkezi
Priority to TR2022/012019A priority Critical patent/TR2022012019A2/tr
Publication of TR2022012019A2 publication Critical patent/TR2022012019A2/tr
Priority to PCT/TR2022/051383 priority patent/WO2023107057A1/en
Priority to DE112022000215.8T priority patent/DE112022000215T5/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C08J3/245—Differential crosslinking of one polymer with one crosslinking type, e.g. surface crosslinking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/265—Synthetic macromolecular compounds modified or post-treated polymers
    • B01J20/267—Cross-linked polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28011—Other properties, e.g. density, crush strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28016—Particle form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3085—Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/04—Polymerisation in solution
    • C08F2/10—Aqueous solvent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075—Macromolecular gels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12—Powdering or granulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/50—Aspects relating to the use of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/68—Superabsorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2471/00—Characterised by the use of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2471/02—Polyalkylene oxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

Buluş, su absorpsiyonunda, ziraat ve tarımcılıkta, inşaat endüstrisinde, ağır metal iyonlarının ve zararlı moleküllerin ayrılmasında çocuk ve kadın hijyen malzemelerinde, ilaç taşıyıcılarda, yangın söndürmede kullanılabilecek; çapraz bağlayıcı olarak Polietilen Glikol Dimeakrilat içeren bir süperabsorbent polimer ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME SÜPERABSORBENT POLIMER TEKNIK ALAN Bulus, su absorpsiyonunda, ziraat ve tarimcilikta, insaat endüstrisinde, agir metal iyonlarinin ve zararli moleküllerin ayrilmasinda çocuk ve kadin hijyen malzemelerinde, ilaç tasiyicilarda, yangin söndürmede kullanilabilecek; çapraz baglayici olarak Polietilen Glikol Dimeakrilat içeren bir süperabsorbent polimer ile ilgilidir. ÖNCEKI TEKNIK Süper absorbentler (SAP), yaygin su emici malzemelere kiyasla büyük miktarlarda su emebilmekte, bu sayede emilen su basinç altinda bile tutulabilmektedir. Süper absorbentler, üstün özelliklerinden dolayi saglik, tarim, tarim uygulamalari, biyomedikal ve günlük fizyolojik ürünler, ayirma teknolojisi ve atik su aritiminda yaygin olarak kullanilmaktadir. Son zamanlarda üretilen süper absorbentler, yüksek miktarlarda su emme yetenegine sahiptir ve iletisim teknolojisi, insaat endüstrisi kromatografisi, su aritma ve tarimdaki potansiyel uygulamalari nedeniyle arastirilmaktadir. SAP yaygin olarak kullanildigindan, yüksek tuz ve emicilik özelliklerinin iyilestirilmesi giderek daha önemli hale gelmektedir. Mükemmel sisme özelliklerine sahip yeni bir tür uygun maliyetli süper emicinin sentezi son yillarda çok dikkat çekmistir. Live ark. birtür poli (akrilik asit)/atapulgit süper emici sentezlemistir [1 -7]. conditions in aqueous solution polymerization of polyacrylate superabsorbents. J. Appl. microscopic examination of bacterialimmobilization in a carboxymethyl cellulose Superabsorbent Composite. I. Synthesis and Characterization. J. Appl. Polym. Sci. 2004, Sudaki agir metallerin varligi, sudaki yasam, insan yasami ve çevreye olan toksisiteleri nedeniyle büyük bir endise ve korku kaynagidir. Örnegin, genel bir metabolik zehir ve enzim inhibitörü görevi gören kursun, özellikle çocuklarda zekâ geriligine ve beyin hasarina yol açabilir. Karacigerde fazla bakir biriktiginde karaciger hasarina neden olur. Birçok arastirmaci, çapraz bagli poliakrilamid [8, 9], poli(akrilik asit-ko-akrilamid) [10], poli(N-vinil imidazol) [11], poli(akril-amid-maleik asit) [12], poli(stiren sülfonik asit-ko- maleik asit) [13] ve diger sentezlenmis polimerler [14-16] kullanarak süperabsorbent üretimini denemistir. hydrolyzed polyacrylamide nanocomposite hydrogels in electrolyte solutions. J. Metal ion binding properties of poly (N-vinylimidazole) hydrogels. J. Appl. Polym. Sci. groups for removal of copper (II) and lead (II) ions. Polym. Plast. Technol. Eng. 2006, 45, 117-124. Properties of Polychelates of Poly (Styrene Sulfonic Acid-co-Maleic Acid) with Co (II), Cu evaluation of different adsorbents based on poly (methacrylic acid-trimethylolpropane trimethacrylate) and poly (vinylimidazole-trimethylolpropane trimethacrylate) for the adsorption of tebuthiuron from aqueous medium. React Funct. Polym. 2015, 93, 1-9. SEKIL LISTESI Sekil 1. Makroçapraz baglayici PEG-1500-DM'in reaksiyon mekanizmasi Sekil 2. PAA-ko- PEG -DM'in elde edilis reaksiyonu Sekil 3. % SAP'in FT-IR spektrumu Sekil 4a. % SAP'in SEM görüntüsü Sekil 4b. % SAP'in SEM görüntüsü Sekil 40. % SAP'in SEM görüntüsü Sekil 4d. % SAP'in SEM görüntüsü Sekil 5. %0,5 çapraz bagli PAA-ko-PEG-1500-DM SAP'in TGA termogrami Sekil 6. %1 çapraz bagli PAA-ko-PEG-1500-DM)'in TGA termogrami Sekil 7a. % 1çapraz bagli PAA-ko-PEG-1500-DM) SAP'in SEM görüntüsü Sekil 7b. % 1çapraz bagli PAA-ko-PEG-1500-DM) SAP'in SEM görüntüsü Sekil 70. % 1çapraz bagli PAA-ko-PEG-1500-DM) SAP'in SEM görüntüsü Sekil 7d. % 1çapraz bagli PAA-ko-PEG-1500-DM) SAP'in SEM görüntüsü Sekil 8. %1 çapraz bagli PAA-ko-PEG-1500-DM) SAP'in DSC Termogrami Sekil 9. % SAP'in TGA Termogrami Sekil 10a. %2 çapraz bagli PAA-ko-PEG-1500-DM) SAP'in SEM görüntüsü Sekil 10b. %2 çapraz bagli PAA-ko-PEG-1500-DM) SAP'in SEM görüntüsü Sekil SAP'in SEM görüntüsü Sekil 10d. %2 çapraz bagli PAA-ko-PEG-1500-DM) SAP'in SEM görüntüsü BULUSUN DETAYLI AÇIKLAMASI Bulus, literatürde var olmayan Poliakrilik Asit-ko-Petilen Glikol Dimetakrilat (PAA- ko-PEG DM) esasli süperabsorbent olup, kütlece; %10 metakriol klorür, %1 trietil amin, sodyum tiyosülfat pentahidrat ve %5 tersiyer bütil hidroperoksit içermektedir. Bulusun üretim yöntemi asagida detayli olarak verilmistir. Polietilen Glikol Dimetakrilat"in (PEG-1500-DM) Sentezi PEG-1500, ortalama molekül agirligi 1500 olan bir etilen oksit polimeridir. PEG polimerinin molekül agirligi arttikça fiziksel ve kimyasal özellikleri degismektedir. PEG- 1500 monomerini çapraz baglayici PEG-1500 makromonomere dönüstürdügümüzde gözenek büyüklügü artar, böylece sisme ve metal iyonu sorpsiyonu daha etkili hale gelir. Bu yüzden PEG-1500 polimeri tercih edilmistir. PEG-1500 DM sentezi Schlenk sisteminde edilmis ve balon schlenk sistemine takilmistir. Balona 10 mL C2H4Cl2 ilave edilerek PEG- 1500 polimeri çözülmüstür. Sogutucu altinda, azot gazi ile degaz islemi yapilarak mL trietil amin balon içerisine bir damlatma hunisi yardimiyla damla damla ilave edilmis ve karistirilmistir. 17,5 ml C2H4Cl2'de çözülmüs 5 ml piridin balona damlatma hunisiyle yavas yavas damlatilmistir. 0,0847 mol (8,5 ml) metakriolklorür ilave edildikten sonra, reaksiyon 24 saat azot atmosferinde magnetik karistirici ile karistirilarak tuz-buz banyosunda karistirma islemi sürdürülmüstür. Bu sürenin sonunda elde edilen reaksiyon karisim bir gece buzdolabinda bekledikten sonra olusan piridinyum klorür tuzlari süzülmüs ve elde edilen süzüntüye 150 ml kloroform ilave edilmistir. Nötralize etmek için %5 doygun sodyum bikarbonat çözeltisi ile yikanmistir. Reaksiyon karisimindaki çözücü rötary evaportörden uçurulmustur. Elde edilen PEG-1500 DM bir gün 40 °C'de vakumlu etüvde kurutulmustur. PEG-1500 DM, viskoz olup kahverengimsi bir renge sahiptir. Reaksiyon verimi %85,3'dir. Sekil 1, makroçapraz baglayici PEG-1500-DM'in reaksiyon mekanizmasini göstermektedir. Üretimin ardindan, PEG-1500-DM makroçapraz baglayiciya ait FT-IR, 13C-NMR, 1H-NMR, SEM ve TGA karakterizasyonlari yapilmistir. PAA-ko-PEG DM SAP Sentezi Schlenk sistemine geri sogutucu takilmis 1000 ml'lik üç boyunlu balona, 100 gram akrilik asit, 5009 deiyonize su, 3 mL deiyonize suda çözülmüs 0,1 gram EDTA (etilendiamintetraasetik asit) ve 1 gram PES-1500 DM makro çapraz baglayici ilave edilmistir. Degaz islemi yapilarak inert nitrojen gaz ortami saglanmistir. Reaksiyon karisimi 30 dakika karistirildiktan sonra içeresine 3 ml sodyum persulfate (50 mg/5 ml saf eklenerek karistirmaya devam edilmistir. Oda sicakliginda yapilan karistirma isleminden sonra, reaksiyon karisimi 60°C'deki yag banyosuna daldirilmistir. Reaksiyon 8 saat azot atmosferinde devam ettirilmistir. Bu sürenin sonunda, sari renkli jel halinde PAA-ko-PEG DM SAP elde edilmistir. PAA-ko-PEG DM SAP jeli, saf su ile üç kez yikanmistir. Vakumlu etüvde 40°C'de sabit tartima gelene kadar kurutulmus ve kurutulduktan sonra bir havanda dövülerek granül halinde parçaciklar elde edilmistir. PAA-ko-PEG-1500 DM SAP'inin su, kloroform, tetrahidrofuran, toluen, aseton çözücüleriyle çözülmedigi belirlenmistir. Sentezlenen PAA-ko-PEG-1500 DM SAP sentezinde AA ve PEGDMA orani 100:1 olarak alinmistir. Polimerizasyon verimi %85 olarak bulunmustur. Sekil 2'de PAA-ko-PEG-1500-DM SAP'in reaksiyon mekanizmasi yer almaktadir. PAA-ko-PEG-1500-DM SAP'in FT-IR, SEM ve TGA analizleri de yapilmistir. Yukaridaki sentez metodu kullanilarak %0,5, %1 ve %2 Çapraz Bagli PAA-ko- Çapraz Bagli PAA-ko-PEG-1500-DMA Çapraz Baglayici/100 g Akrilik Asit için %72 verimle elde edilmislerdir. PAA-ko-PEG DM SAP'daki PEG-DM makroçapraz baglayici içerigi arttiginda, %1 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM SAP için gözeneklilik artar. Ortalama gözenek çapi, mikrograflardan tahmin edilen yaklasik 60 um'dir. %1 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM SAP yüzeyinde ortalama gözenek boyutu yaklasik 40 um dir. Bu nedenle, bu SAP'lar makro gözenekli malzemeler olarak siniflandirilmistir. Gözenekli yüzeyler, çözünen difüzyon islemlerini ve metal katyonlari ile hidrojel aglari arasindaki moleküller arasi etkilesimleri kolaylastirarak adsorpsiyon kapasitesini arttirir. Siki, pürüzlü yüzeyler, SAP'larda adsorbe edilen agir metal iyonlarinin kanitidir. Yukarida detaylari verilen sekilde üretilen Poly (AA-co-PEG-DM) SAP'in tanecik araligindadir. Poly(AA-co-PEG-DM) SAP'in nm boyutunda olmasi yüzey alaninin artirmasi nedeniyle su absorplama ve agir metal iyonu sorbe etme kapasitelerinin artisini saglamistir. çözeltilerinden, 15 ppm'lik 10'ar mL'lik çözeltileri ayri ayri hazirlanmistir. Hazirlanan çözeltilerin pH'lari 7 olacak sekilde NH4CH3COO/NH3 tamponu ile ayarlanmis ve son hacimleri kaydedilmistir. pH'lari 7'ye ayarlanan çözeltilerin her birine 25°C'de 0,059 %0,5 Çapraz bagli PAA-ko-PEG-1500-DM SAP ayri ayri katilmistir. Metal iyonu ve SAP'yi içeren karisimlar 1600 rpm hizinda çalisan çalkalayiciya yerlestirilmis ve 15-480 dakika araliklarinda karisimdan küçük miktarlarda çözelti alinarak zamana karsi adsorplama miktarlari tespit edilmistir. Her ölçüm zaman araliginda bu islemler ayri ayri tekrarlanmistir. Pb2+, Cd2+, Cr3+, C02+, Fe3+ agir metal iyonu 10'ar mL'lik çözeltileri ayri ayri hazirlandi. Hazirlanan çözeltilerin pH'lari 7 olacak sekilde NH4CH3COO/NH3 tamponu ile ayarlanmis ve son hacimleri kaydedilmistir. Daha sonra her bir çözeltiye ayri ayri 100'er mg PAA-ko- PEG DM SAP eklenmis ve 25°C'de 8 saat süreyle 160 rpm hizda çalkalamaya birakilmistir. Bu süre sonunda çözeltiden alinan örneklerin atomik absorpsiyon spektrometresinde absorbans degerleri ölçülmüstür. PAA-ko-PEG DM SAP'in adsorpladigi agir metal iyonu miktarlari hesaplanmistir. Ayni islemler %1 ve %2 çapraz baglayicilar için de yapilmistir. Metal iyonu derisimi Cd2+ Co2+ Cr3+ Cu2+ Fe3+ Mn2+ Ni2+ Pb2+ Zn2+ Tablo 1. %0,5 çapraz bagli SAP belirli konsantrasyonlardaki agir metal iyonlarini adsorplama kapasitesi Cr3+, Co2+, Fe3+) içeren çözeltiler ayri ayri hazirlanmistir. Her bir çözeltinin pH'lari, pH=7 olacak sekilde NH4CH3COO/NH3 tamponu ile ayarlanmis ve son hacimler kaydedilmistir. Hazirlanan çözeltilerin her birine 100'er mg %0,5 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM SAP ilave edilerek 4 saat süreyle çalkalanmasi saglanmistir. Bu islem bittikten sonra, karisimlar süzülerek iyon adsorbe eden %0,5 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM SAP ayrilmis ve vakumlu etüvde kurutulmustur. Çözeltinin atomik absorsiyon spektrometresi ile absorbanslari ölçülerek %0,5 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM SAP tuttugu metal iyonu miktarlari tespit edilmistir. Daha sonra, %0,5 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM SAP ayri ayri birakilmistir. Bu islemler sonunda desorpsiyona ugrayan agir metal iyonlari konsantrasyonlarinin absorbanslari, atomik absorpsiyon spektrometresinde ölçülmüs ve asagidaki esitlige göre desorpsiyon orani hesaplanmistir. Ayni islem 8 saat içinde tekrar edilmistir. D _ . Çözeltideki desorbe edilen metal iyonu miktar: imgi 100 eso sivon oran: -' i = . . X rp ' ( C' adsorbe edilen metal iyomi iiiiktan img i 4 ve 8. saatteki desorpsiyon orani degerleri belirlenmistir. Incelenen agir-metal iyonlarinin Baslangiç metal konsantrasyonu: 30 mg/L, Adsorban miktari: 0.05 9) asagida verilmistir. Metal Iyonu Desorbe miktari Adsorbe Miktari Desorpsiyon Orani Tablo 2. Agir-metal iyonlarinin %0,5 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM SAP üzerinde desorpsiyon oranlari Incelenen agir-metal iyonlarinin %0,5 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM SAP üzerinde desorpsiyon oranlari (pH=1, 8 saat Baslangiç metal konsantrasyonu: 30 mg/L, Adsorban miktari: 0,05 9) asagida verilmistir. Ayni islemler %1 ve %2 çapraz baglayicilar için de yapilmistir. Metal Iyonu Desorbe miktari Adsorbe Miktari Desorpsiyon Orani Zn2+ 0.21 0.3 70.0 Tablo 3. agir-metal iyonlarinin %0,5 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM SAP üzerinde desorpsiyon oranlari SAP Sisme Orani (qv) 100 mg PAA-ko-PEG DM SAP 50 mL deiyonize su içerisine eklenerek 1 gün boyunca 25°C'de çalkalamaya birakilmistir. Daha sonra sisen polimerik madde, adi süzgeç kâgidi üzerinden süzülerek alinmis ve hemen tartilmistir. Bu denemeler pH=1, 2, 3, 5, 7 ve 9 için ayri ayri tekrarlanmistir. Çözeltilerin pH ayarlamalari NH4CH3COO/NH3 tamponu, düsük pH degerleri HCl çözeltisi ile ve yüksek pH degerleri NH3 çözeltisi ile kloroform, benzen, T.H.F. ve mutlak alkol içerisinde yapilan sisme deneylerinde herhangi bir sisme olayi gözlenmemistir. qv degerlerinin hesaplanmasina iliskin formül esitlik 1'de, sisme derecesine iliskin formül ise esitlik 2'de verilmistir. Tablo 4'de pH ve qv degerleri görülmektedir. Ayni islemler %1 ve %2 çapraz baglayici için de uygulanmistir. q _ Vkuru polim +Vçözücü _ Vsisen polimer (1) V Vkuru polimer Vkuru polimer Burada ms sisen SAP'in agirlgi, mk kuru SAP'in agirlgi, t zamaninda mo sismis numunedeki suyun agirligidir. Sismeden Önce %0,5 Sistikten Sonra %05 pH çapraz çapraz qv %Sisme bagli SAP agirligi (g) bagli SAP agirligi (g) 12 saat 24 saat 48 saat Tablo 4. %0,5 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM in farkli pH ve sudaki 12, 24, 48 saatlerindeki qv ve % sisme degerleri Z-ortalama partikül PDl boyutu(nm) 1087 0.855 786 0.721 469 0.466 Tablo 5. % ve Tanecik Dagilimi (PD Z-ortalama partikül PDl boyutu(nm) 2752 1.000 1367 0.827 937 0.808 Tablo 6. %1 çapraz bagli PAA-co-PEG-DM'in Z-ortalama partikül boyutu(nm) ve Tanecik Dagilimi (PDl) Z-ortalama partikül PDI boyutu(nm) 3814 1.000 1456 0.827 1124 0.808 Tablo 7. %2 çapraz bagli PAA-ko-PEG-DM'in Z-ortalama partikül boyutu(nm) ve tanecik dagilimi (PDI) Sonuç olarak, üç farkli çapraz bag oranina sahip PAA-ko-PEG DM SAP'lar için sorpsiyon kapasitesi ve denge süreleri için, çözeltiden belirli bir agir metal iyonunun tamamen çikarilmasi için gerekli olan sorbent miktarinin belirlenmesinde önemli bir faktördür. SAP'in tek degerlikli-iki degerlikli ve üç degerlikli iyonlarin degisim süreci temelinde farkli çapraz bagli SAP'lar tarafindan adsorplama kapasitesine sahip olmasi beklenmis ve bu adsorplama kapasitelerinin zamana, derisime ve pH'a bagli olarak degistigi gözlenmistir. Pb2+'nin alimi %0,5 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM, %1 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM, %2 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM'ler üzerinde 7,54 mg/g, 9,82 mg/g, 2,85 mg/g'dir. %2 çapraz bagli SAP'in kapasitesi daha düsük olmasinin nedeni, çapraz bag orani artikça gözenek sayisi artmasina ragmen gözenek büyüklügü azaldigi için metal iyonlarinin gözenek içine girmesi zorlasmaktadir. Metal alim kapasiteleri için incelenen diger hidrojeller ile karsilastirildiginda, bulus kapsaminda hazirlanan çapraz bagli PAA-ko-PEG DM'ler, diger kopolimerler/karisimlara benzer bir adsorpsiyon kapasitesi sergilemektedir. Bu baglamda, makro gözenekli %0,5 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM, %1 çapraz bagli PAA-ko-PEG DM, %2 çapraz bagli PAA- ko-PEG DM'ler üzerinde optimal kosullar altinda sirasiyla 7,51 mg/g, 8,63 mg/g, 8,21 üç SAP'ta , %1 çapraz baglida bulundu. Bu veriler, sentezledigimiz PAA-ko-PEG DM SAP Polimerleri'nin çok düsük maliyetle elde edilen süperadsorban malzemenin toksik metal iyonlarini sulu çözeltilerden ayirmada yüksek kabiliyetini göstermektedir. göstermistir. Adsorpsiyon kinetigi, çalisilan tüm sistemler için birinci dereceden denklemin mekanizmasini takip etmis ve kimyasal sorpsiyonun adsorpsiyon mekanizmasinin hiz sinirlayici adimi oldugunu göstermistir. Önceki sonuçlara dayanarak, agir metal iyonlari için çok düsük maliyetli ve süperadsorban malzeme olarak kullanim için karboksil gruplari içeren PAA-ko-PEG DM polimerinin kimyasal olarak degistirme yeteneginin etkin bir sekilde elde edildigi sonucuna varilabilmektedir. PAA-ko-PEG DM, AA ve makro çapraz baglayici PEG DM'dan çözelti polimerizasyonu farkli, çapraz bagli halde sentezlenmis ve adsorpsiyon kapasitesi belirlenmistir. PAA-ko-PEG DM'de karboksil gruplarinin mevcudiyeti nedeniyle, adsorpsiyon özellikleri büyük ölçüde iyilestirilmistir. Bulus kapsaminda sentezlenen üç farkli çapraz bagli SAP adsorbani için, üç metal iyonu sonuçlari ile karsilastirildiginda adsorpsiyon kapasitelerinin sirasi ile %0,5, %1, %2 çapraz bagli SAP üzerinde Cu2+= Pb2+, Ni2+; Pb2+, Cu2+ Ni2+; Pb2+, Cu2+, Ni2+ sirasinda degismektedir. %2 çapraz bagli SAP, Pb2+ için yüksek adsorpsiyon özelligine sahiptir. Alinan sonuçlar, yöntemin sadece basit ve hizli, düsük maliyetli degil, ayni zamanda yüksek duyarliliga sahip kesin bir yöntem oldugunu göstermektedir. Öte yandan, PAA-ko- PEG DM SAP'lar, karboksilik asit grubu içerigine bagli olarak artan metal iyonu adsorpsiyon kapasiteleri daha yüksektir. Bu nedenle, PEG DM makro çapraz baglayici içeren bu yeni çapraz bagli PAA-ko-PEG DM 'lerin, sulu ortamlarda toksik metal baglayici maddeler olarak çevresel analiz ve tehlikeli atik iyilestirmede genis uygulamalara sahip olacaktir. Ayrica desorpsiyon oraninin da yüksek olmasi SAP'larin tekrar tekrar kullanilabilecegini göstermektedir. TR TR TR TR TR TR

Claims (1)

1.ISTEMLER . Süperabsorbent polimer olup, özelligi; çapraz baglayici monomer olarak Polietilen Glikol Dimetakrilat içermesiyle karakterizedir. Istem 1'de bahsedilen süperabsorbent polimer olup, özelligi; Polietilen Glikol Dimetakrilat çapraz baglayici monomerindeki polietilen glikole ait molekül agirliginin 1500 olmasiyla karakterizedir. Yukaridaki istemlerin herhangi birinde bahsedilen süperabsorbent polimer olup, özelligi; kütlece %10 metakriol klorür, %1 trietil amin, %48 akrilik asit, %20 PEG- 1500, %5 piridin, %1 hidrokinon, %5 sodyum persülfat, %5 sodyum tiyosülfat pentahidrat ve %5 tersiyer bütil hidroperoksit içermesiyle karakterizedir. Süperabsorbent polimerin üretim yöntemi olup, özelligi; Polietilen Glikol Dimetakrilat'in (PEG-1500-DM) sentezlenmesi, Akrilik asit, 500g deiyonize su, 3 mL deiyonize suda çözülmüs 0,1 gram EDTA (etilendiamintetraasetik asit) ve PEG-1500 DM makro çapraz baglayicinin bir araya getirilmesi, - Degaz islemi yapilarak inert nitrojen gaz ortaminin saglanmasi, - Reaksiyon karisimin 30 dakika karistirildiktan sonra içeresine 3 ml sodyum persulfate (50 mg/5 ml saf su), 1,5 ml (50 mg/5ml) tert-bütil hidroperoksit, 4 ml sodyum tiyosülfat (0.5 g/4.5 ml saf su) eklenerek oda sicakliginda - Rreaksiyon karisimin 60°C'deki yag banyosuna daldirilmasi, - Reaksiyonun 8 saat azot atmosferinde devam ettirilmesi, - Bu sürenin sonunda elde edilen sari renkli jel halinde PAA-ko-PEG DM SAP'in, saf su ile üç kez yikanmasi, - Vakumlu etüvde 40°C'de sabit tartima gelene kadar kurutulmasi ve kurutulduktan sonra bir havanda dövülerek granül halinde parçaciklar elde edilmesi adimlariyla karakterizedir. Istem 4'de bahsedilen Polietilen Glikol Dimetakrilat'in (PEG-1500-DM) sentezlenmesi adimi olup, özelligi; çözdürülmesi, Sogutucu altinda, azot gazi ile degaz islemi yapilarak ortamdaki gazlarin uzaklastirilmasi, damlatma hunisi yardimiyla damla damla ilave edilmesi ve karistirilmasi, 17,5 ml C2H4CI2'de çözülmüs 5 ml piridinin damlatilarak eklenmesi, 0,0847 mol (8,5 ml) metakriolklorür ilave edildikten sonra, reaksiyonun 24 saat azot atmosferinde magnetik karistirici ile karistirilarak tuz-buz banyosunda karistirilmasi, Bu sürenin sonunda elde edilen reaksiyon karisimin bir gece buzdolabinda bekledikten sonra olusan piridinyum klorür tuzlarinin süzülmesi ve elde edilen süzüntüye 150 ml kloroform ilave edilmesi, Nötralize etmek için %5 doygun sodyum bikarbonat çözeltisi ile yikanmasi, Reaksiyon karisimindaki çözücünün rötary evaportörden uçurulmasi, Elde edilen PES-1500 DM'nin bir gün 40 °C'de vakumlu etüvde kurutulmasi islem adimlariyla karakterizedir. 6. Istem 4'de bahsedilen süperabsorbent polimerin üretim yöntemi olup, özelligi; AA (akrilik asit) ve PES-1500 DM oraninin %0,5-%2 araliginda olmasiyla karakterizedir. TR TR TR TR TR TR
TR2022/012019A 2022-07-28 2022-07-28 Süperabsorbent poli̇mer TR2022012019A2 (tr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2022/012019A TR2022012019A2 (tr) 2022-07-28 2022-07-28 Süperabsorbent poli̇mer
PCT/TR2022/051383 WO2023107057A1 (en) 2022-07-28 2022-11-30 A superabsorbent polymer
DE112022000215.8T DE112022000215T5 (de) 2022-07-28 2022-11-30 Superabsorbierendes Polymer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2022/012019A TR2022012019A2 (tr) 2022-07-28 2022-07-28 Süperabsorbent poli̇mer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR2022012019A2 true TR2022012019A2 (tr) 2022-08-22

Family

ID=84101247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2022/012019A TR2022012019A2 (tr) 2022-07-28 2022-07-28 Süperabsorbent poli̇mer

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE112022000215T5 (tr)
TR (1) TR2022012019A2 (tr)
WO (1) WO2023107057A1 (tr)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104854147A (zh) * 2012-11-15 2015-08-19 Lg化学株式会社 高吸水性聚合物
CN103113508B (zh) * 2013-01-23 2015-05-20 江苏苏博特新材料股份有限公司 一种具有较慢吸液速率的高吸水树脂、其制备方法及其应用
KR101604272B1 (ko) * 2013-05-09 2016-03-25 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023107057A1 (en) 2023-06-15
DE112022000215T5 (de) 2023-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jiang et al. Preparation of a novel bio-adsorbent of sodium alginate grafted polyacrylamide/graphene oxide hydrogel for the adsorption of heavy metal ion
Yi et al. Removal of methylene blue dye from aqueous solution by adsorption onto sodium humate/polyacrylamide/clay hybrid hydrogels
Yuan et al. Preparation of a poly (acrylic acid) based hydrogel with fast adsorption rate and high adsorption capacity for the removal of cationic dyes
Bulut et al. Synthesis of clay-based superabsorbent composite and its sorption capability
Sharma et al. Efficient removal of coomassie brilliant blue R-250 dye using starch/poly (alginic acid-cl-acrylamide) nanohydrogel
Benhalima et al. Eco-friendly porous carboxymethyl cellulose/dextran sulfate composite beads as reusable and efficient adsorbents of cationic dye methylene blue
Deng et al. Adsorption of perfluorinated compounds on aminated rice husk prepared by atom transfer radical polymerization
Liu et al. Preparation of wheat straw based superabsorbent resins and their applications as adsorbents for ammonium and phosphate removal
Chen et al. Poly (N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) hydrogels for copper ion adsorption: Equilibrium isotherms, kinetic and thermodynamic studies
Maity et al. Enhanced adsorption of methyl violet and congo red by using semi and full IPN of polymethacrylic acid and chitosan
Genç et al. Procion Green H-4G immobilized poly (hydroxyethylmethacrylate/chitosan) composite membranes for heavy metal removal
Saber-Samandari et al. Pullulan based porous semi-IPN hydrogel: Synthesis, characterization and its application in the removal of mercury from aqueous solution
Wang et al. Synthesis and characterization of a high capacity ionic modified hydrogel adsorbent and its application in the removal of Cr (VI) from aqueous solution
Chen et al. Preparation of temperature-sensitive Xanthan/NIPA hydrogel using citric acid as crosslinking agent for bisphenol A adsorption
Kodoth et al. Silver nanoparticle-embedded pectin-based hydrogel for adsorptive removal of dyes and metal ions
US20240109025A1 (en) Composite materials for water capture and release
Zhu et al. Synthesis of montmorillonite/poly (acrylic acid-co-2-acrylamido-2-methyl-1-propane sulfonic acid) superabsorbent composite and the study of its adsorption
Coşkun et al. Removal of methylene blue from aqueous solutions by poly (2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid-co-itaconic acid) hydrogels
Genç et al. Selective recovery of mercury by Procion Brown MX 5BR immobilized poly (hydroxyethylmethacrylate/chitosan) composite membranes
Simeng et al. Using hydrogel-biochar composites for enhanced cadmium removal from aqueous media
Li et al. An in situ reactive spray-drying strategy for facile preparation of starch-chitosan based hydrogel microspheres for water treatment application
Tanan et al. A one-pot microwave-assisted synthesis of IPN hydrogels based on HEMA/AM/PVA blend for enhancing Cu (II) and Pb (II) ions removal
Ozay et al. Dual use of colorimetric sensor and selective copper removal from aqueous media with novel p (HEMA-co-TACYC) hydrogels: Cyclen derivative as both monomer and crosslinker
Diao et al. Synthesis and adsorption properties of superabsorbent hydrogel and peanut hull composite
Ergün et al. Ion imprinted beads embedded cryogels for in vitro removal of iron from β‐thalassemic human plasma