Neodimyum ile katkılanmış polimer kompozit sentezi ve boyar madde giderimi için kullanılması

Bu çalışmada ilk olarak, serbest radikalik in-sitü polimerizasyon yöntemi ile hidrojel özellik gösteren yeni bir adsorbent olarak kullanılan poli(Aam-co-N-VI)/Nd polimeri sentezlendi. Bu polimerin atıksulardan brilliant yellowu giderim performansı araştırılmıştır. Hidrojelin yapı aydınlatması fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ile gerçekleştirildi. Adsorbentin yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM-EDX) metodu ile atomik ve moleküler yapısı X-ışını kırınımı spektrumu (XRD) ile araştırıldı. Brilliant yellow adsorpsiyon verimliliği adsorbent madde miktarı, başlangıç brilliant yellow konsantrasyonu, sıcaklık ve temas süresi gibi değişkenler araştırılarak kesikli sistemde incelenmiştir. En yüksek adsorpsiyon kapasitesi 150 mg/L başlangıç brilliant yellow konsantrasyonu, 0,08 g/100 mL poli (Aam-co-N-VI)/Nd dozajı, çözeltinin doğal pH'ında (9,45) ve 45 °C sıcaklıkta 183,68 mg/g olarak elde edilmiştir. Adsorpsiyon prosesi Langmuir izotermi ve hız belirleme basamaklarından biri olarak iç difüzyon ile birlikte yalancı ikinci mertebe kinetiğini takip etmiştir. Adsorpsiyon prosesinin endootermik ve kendiliğinden olduğu bulunmuştur. Adsorpsiyon prosesi üzerine seçilen parametrelerin etkileşim etkilerini belirlemek ve prosesin adsorpsiyon verimini optimize etmek için yanıt yüzey yöntemi (YYY)'nde bulunan merkezi kompozit tasarım (MKT) kullanılmıştır. Merkezi kompozit tasarım-yanıt yüzey yöntemine (MKT-YYY) dayalı ANOVA analizi, ikinci dereceden model tahmini ile deneysel değerler arasında iyi bir uyum olduğunu göstermiştir ve bunun sonucunda 0,9350'lik R2 değeri elde edilmiştir. Design-Expert yazılımı ile yapılan sayısal optimizasyon sonuçlarına göre, maksimum giderim verimi, 0,08 g/100 mL poli(Aam-co-N-Vl)/Nd miktarı, 81,68 mg/L başlangıç brilliant yellow konsantrasyonu ve 61,73 dk'lık reaksiyon süresi için %99,13 olarak bulunmuştur. Elde edilen deneysel sonuçlar, poli(Aam-co-N-VI)/Nd hidrojelinin sulu ortamdan brilliant yellow boyasını yüksek oranda uzaklaştırmada etkili olduğunu göstermiştir.

In this study, firstly, poly(Aam-co-N-VI)/Nd polymer which is used as a new adsorbent with hydrogel properties was synthesized by free radical in-situ polymerization method. Brilliant yellow removal performance of this polymer from wastewater was investigated. Structure elucidation of hydrogel was performed by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). Surface morphology of adsorbent was investigated by scanning electron microscope (SEM-EDX) method and atomic and molecular structure was investigated by X-ray diffraction spectrum (XRD). Brilliant yellow adsorption efficiency was investigated in batch system by investigating variables such as adsorbent material amount, initial brilliant yellow concentration, temperature and contact time. The highest adsorption capacity was obtained as 183.68 mg/g at the initial brilliant yellow concentration of 150 mg/L, the dosage of 0.08 g/100 mL poly (Aam-co-N-VI)/Nd, the natural pH of the solution (9.45) and the temperature of 45 °C. The adsorption process followed the Langmuir isotherm and pseudo-second-order kinetics with internal diffusion as one of the rate determining steps. The adsorption process was found to be endothermic and spontaneous. The central composite design (CCD) in the response surface methodology (RSM) was used to determine the interaction effects of the selected parameters on the adsorption process and to optimize the adsorption efficiency of the process. ANOVA analysis based on central composite design-response surface methodology (CCD-RSM) showed that there was a good agreement between the second-order model prediction and the experimental values, resulting in an R2 value of 0.9350. According to the numerical optimization results performed with Design-Expert software, the maximum removal efficiency was found to be 99.13% for 0.08 g/100 mL poly(Aam-co-N-Vl)/Nd amount, 81.68 mg/L initial brilliant yellow concentration and 61.73 min reaction time. The experimental results obtained showed that the poly(Aam-co-N-VI)/Nd hydrogel was effective in removing brilliant yellow dye from aqueous medium at a high rate.