Poli(2,5-dihidro-2,5-dimetoksifuran)'ın modifikasyou ve Cd(II) ve Cr(VI) iyonlarını adsorplama özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada atık sularda bulunabilen ve doğada tehdit oluşturan Cd(II) ve Cr(VI) ağır metal iyonlarının poli(2,5-dihidro-2,5-dimetoksifuran), pDHMF ve pDHMF'ın modifikasyonu ile elde edilen reçineler kullanılarak sulu çözeltilerden adsorpsiyonla giderimi araştırılmış ve adsorpsiyonların kinetik parametreleri ile adsorpsiyon izotermleri incelenmiştir.pDHMF cis,trans-2,5-dihidro-2,5-dimetoksifuranın, DHMF, dioksan içerisinde SnCI4 ile polimerleştirilmesiyle elde edilmiştir. pDHMF NaOH, CS2, PCl5 ve POCl3 ile modifiye edilmiştir. Elde edilen ürünlerin yapısal analizleri elementel analiz, FT-IR ve Enerji Dağılımlı Spektroskopisi (EDS) ile, yüzey özellikleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve yüzey alanı ve gözeneklilik ölçümleri ile ve termal özellikleri TG/DTA analizleri ile karakterize edilmiştir.pDHMF ve modifiye pDHMF reçineleri üzerine Cd(II) ve Cr(VI) iyonlarının adsorpsiyonuna pH, metal iyonu derişimi, adsorpsiyon süresi ve sıcaklığın etkilerini belirlemek üzere Kesikli (Batch) yöntem ile adsorpsiyonlar gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon sonuçları Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin-Radushkevich izoterm modellerine ve 1. ve 2. derece kinetik eşitliklerine uygulanmıştır. Elde edilen izoterm ve kinetik parametreler adsorpsiyonların Langmuir, Temkin ve Dubinin-Radushkevich izotermleri ile 2. derece kinetik eşitliğe uyduğunu göstermiştir. Hesaplanan adsorpsiyon serbest enerji değerleri ve adsorpsiyon ısıları, pDHMF ve modifiye/pDHMF reçineleri üzerine Cd(II) ve Cr(VI) iyonlarının adsorpsiyonlarında fiziksel bağlanmanın etkin olduğunu göstermiştir.pDHMF üzerine Cd(II) ve Cr(VI) iyonlarının adsorpsiyonunda optimum pH sırasıyla 5.5 ve 1.5 olarak bulunmuştur. pDHMF üzerine Cd(II) ve Cr(VI) iyonlarının maksimum denge adsorpsiyon kapasiteleri sırasıyla 51.50 mg Cd(II)/g pDHMF ve 23.93 mg Cr(VI)/g pDHMF olarak belirlenmiştir. Modifikasyonların maksimum adsorpsiyon süresi üzerinde herhangi bir etkisi gözlenmezken adsorpsiyon kapasitesinin arttığı görülmüştür. Cd(II) ve Cr(VI)'ın maksimum denge adsorpsiyonları sırasıyla en yüksek CS2/pDHMF ve POCl3/g pDHMF reçineleri ile 87.60 mg Cd(II)/g pDHMF ve 51.5 mg Cr(VI)/g pDHMF olarak elde edilmiştir. Modifiye reçineler ile gerçekleştirilen adsorpsiyonlarda maksimum denge adsorpsiyon kapasitelerinin 1.5-2.5 kat arttığı bulunmuştur.Anahtar Kelimeler:Poli(2,5-dihidro?2,5-dimetoksifuran), Adsorpsiyon, Katyonik polimerleşme, Ağır metal adsorpsiyonu

Cd(II) and Cr(VI) ions which may be found in wastewaters, can be threat to nature. In this study removal of these ions by the adsorption on to poly(2,5-dihydro-2,5-dimethoxyfuran), pDHMF, and modified pDHMF were investigated. Adsorption isotherms and adsorption kinetic parameters were also studied.Poly(2,5-dihydro-2,5-dimethoxyfuran) was obtained from the polymerization of cis,trans-2,5-dihydro-2,5-dimethoxyfuran, DHMF, with SnCl4 in dioxane. pDHMF was modified with NaOH, CS2, PCl5 and POCl3. Structural analyses of the obtained resins were conducted with elemental analysis and FT-IR and Energy Dispersive Spectroscopies (EDS), surface analysis were carried out with Scaning Electron Microscopy (SEM) and surface area and porosity measurements and thermal properties were measured by TG/DTA analyses.In order to clarify the effects of pH, metal ion concentration, adsorption time and temperature on the adsorption of Cd(II) and Cr(VI) on to pDHMF and modified pDHMF Batch process adsorptions were carried out. Adsorption results were applied to Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich isotherms and first- and second-order kinetic models. The obtained isotherm and kinetic parameters showed that the adsorptions follow a second-order kinetics and fitted well to Langmuir, Temkin and Dubinin-Radushkevich isotherm models. The free energy and heat of adsorption values indicated a physical adsorption of Cd(II) and Cr(VI) ions on pDHMF and modified/pDHMF resins.Maximum adsorption of Cd(II) and Cr(VI) ions on pDHMF were found at pH?s 5.5 and 1.5 respectively. The maximum Cd(II) and Cr(VI) equilibrium adsorption capacities of pDHMF were found to be 51.50 mg Cd(II)/g pDHMF and 23.93 mg Cr(VI)/g pDHMF, respectively. Modifications did not effect the period of maximum adsorption while an increase in the adsorption capacities were observed. Maximum equilibrium adsorptions of Cd(II) and Cr(VI) were obtained with CS2/pDHMF and POCl3/pDHMF resins as 87.60 mg Cd(II)/g pDHMF and 51.5 mg Cr(VI)/g pDHMF, respectively. It was found that adsorption capacity of pDHMF increased by 1.5-2.5 times by modification.Key Words:Poly(2,5-dihydro?2,5-dimethoxyfuran), Adsorption, Cationic polymerization, Heavy metal adsorption