Polimer içerikli membranlarda makrosiklik taşıyıcılar kullanılarak bazı metal katyonlarının taşınım özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, taşıyıcı olarak kaliks[4]resorsinaren türevleri içeren polimer içerikli membranlar (PIM) ile nitratlı ortamdan farklı metal iyonlarının taşınımı araştırılmıştır. Yüksek geçirgenlik gösteren Zn2+ ve Cd2+metal iyonları, polimer destek madesi olarak selüloz triasetat (CTA) ve plastikleştirici olarak 2-NPOE kullanılarak hazırlanan PIM'ler aracılığıyla transportu gerçekleştirilmiştir. Akseptör fazdaki toplam Zn2+ ve Cd2+ konsantrasyonları Atomik Absorbsiyon Spektroskopisi (AAS) ile tayin edilmiştir. Hazırlanan PIM'ler Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR), Taramalı Elektron Spektroskopisi (SEM) ve SEM-EDX, Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) teknikleri ve temas açısı ölçümleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Polimer içerikli membran ile gerçekleştirilen transport deneylerinde Zn2+ ve Cd2+ metal iyonlarının transportuna membran kompozisyonunun, taşıyıcıdaki fonksiyonel grubun etkisinin, plastikleştirici türü ve plastikleştirici miktarının, taşıyıcı konsantrasyonunun, donör ve akseptör faz pH etkisi, ve membran kalınlığının etkisi araştırılmıştır. Hız sabiti (k), geçirgenlik katsayısı (P), akı (J) ve difüzyon katsayısı (D) gibi kinetik parametreler hesaplanmıştır. Zn2+ ve Cd2+ metal iyonlarının geri kazanım faktörleri (RF %) optimize edilmiş koşullar altında ligand 1 için 67.53% ve Ligand 2 için 63.08% olarak tespit edilmiştir. Bu çalışma, Zn2+ ve Cd2+ metal iyonlarının taşıyıcılı vasıtasıyla difüzyon mekanizması ile transportunda pH'nın itici güç olduğunu göstermiştir. Hazırlanan polimer içerikli membran yapısının hidrofobik yapıya yakın bulunması membranın uzun ömürlü olduğunu göstermektedir.

In the present work, the transport of metal ions from an aqueous nitrate solution of different metal ions from through a polymer inclusion membrane (PIM) containing calix[4]resorcinarenes derivetives used as a carrier were investigated. Zn2+and Cd2+metal ions showing high permeability were transported through PIMs prepared of cellulose triacetate (CTA) as a polymeric support material and 2-NPOE as a plasticizer. Total Zn2+ and Cd2+concentrations were analyzed with an Atomic Absorption Spectrometer (AAS) in the acceptor phase. The prepared PIM was characterized by using Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy, Scanning Electron Microscopy(SEM) and SEM-EDX, Atomic Force Microscopy (AFM) techniques and contact angle measurements. The effects of membrane composition, functional groups attached to carrier, type of plasticizer and amount of plasticizer in the membrane, effects of carrier concentration, effect of pH in the acceptor phase and donor phase and the thickness of the membranes was examined in the transport experiments of Zn2+ and Cd2+ions through PIM. The kinetic parameters which have been calculated as the constant rate (k), permeability coefficient (P), flux (J) and diffusion coefficient (D). The recovery factors (RF %) of Zn2+and Cd2+metal ions are found to be 67.53% for Ligand 1 and 63.08 % for Ligand 2 under optimized conditions. This study has demonstrated the driving force of pH through the mechanism of carrier-mediated diffusion of transport of Zn2+and Cd2+metal ions. The prepared polymer inclusion membrane structure is proximity to hidrofobic nature and this makes the membrane durable.