Polimer içerikli membranlar ile bazı metal katyonlarının yük taşıyıcılı ekstraksiyonu

Abstract

Gerçekleştirdiğimiz çalışma ile literatürde ilk kez sabit elektrik akımı altında elektro-membran ektraksiyonu deneyleri polimer içerikli membran (EME/PIM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sabit elektrik akımı altında Cr(VI)'nın donör fazdan akseptör faza olan transportu sentezlediğimiz polimer içerikli membran boyunca gerçekleştirilmiştir. Polimerik membran bileşiminde taşıyıcı olarak sentezlediğimiz iki farklı kaliks[4]aren türevi, polimer destek maddesi olarak selüloz triasetat, plastikleştirici olarak ise 2-nitrofeniloktil eter kullanılmıştır. Tez çalışması üç aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada taşıyıcı olarak kullanılan ligandlar sentezlenmiştir. İkinci olarak sentezlenen taşıyıcı ligandlar ile PIM deneyleri yapılmıştır. Üçüncü olarak ise aynı taşıyıcı ligandlar ile EME/PIM deneyleri gerçekleştirilmiş, uygulanan yöntemler arasındaki farklılıklar belirtilmeye çalışılmıştır. Ayrıca hazırlanan polimerik membranların yüzey karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Geliştirdiğimiz yöntemle oldukça düşük potansiyel değerlerinde çalışılarak yöntemin EME'de PIM uygulamasının sabit akım ile kullanımının uygunluğunu vurgulanmıştır. Elektriksel alan kullanımı; yüklü türlerin ekstraksiyon kontrolünü daha iyi sağlamakta ve metot pasif difüzyona dayanan metota göre çok daha hızlı gerçekleşmektedir. Seçicilik parametresi altında geliştirilen yöntem gerçek endüstriyel su örneklerine uygulanmış ve yöntemin uygulanabilirliği test edilmiştir. Transport deneylerinin sonunda hız sabiti (k), geçirgenlik katsayısı (P), akı (J) geri kazanım (%RF) gibi kinetik parametreler hesaplanmıştır. Optimum şartlardaki PIM deneylerinde Ligand 1 için 480 dk transport süresinin sonunda %RF değeri 99,563, Ligand 2 için ise 540 dk sonunda 98,938 bulunmuştur. Aynı optimum şartlarda EME/PIM deneyleri sonucunda ise Ligand 1 için 99,750 geri kazanım değeri 50 dk transport süresi, Ligand 2 için ise 99,938'lik geri kazanım değeri 40 dk transport süresi sonunda elde edilmiştir. EME’de sabit voltaj yerine sabit elektrik akımı kullanımı membranın kararlılığını ve yöntemin tekrarlanabilirliğini büyük ölçüde arttırmıştır.

In this thesis, electro-membrane extraction experiments under constant electric current were carried out by using polymer inclusion membrane (EME/PIM) for the first time in the literature. The transport of Cr(VI) was carried out from the donor phase to the acceptor phase through the polymeric membrane that we had synthesized under constant electric current. The polymeric membrane composition included two different calix[4]arene derivative which we had synthesized as a carrier, cellulose triacetate as polymer support material and 2-nitrophenyloctyl ether as a plasticizer. The thesis consists of three stages. Firstly, it was carried out the synthesis of the ligands used as carrier. Secondly, PIM experiments were carried out with synthesized carrier ligands. Third, EME/PIM experiments were performed with the same carrier ligands. It was tried to specify the differences between the two methods and the preapared polymeric membranes were characterizated with the surface characterization methods. The developed method demonstrates the suitability of PIM application in EME with constant current and the experiments can be achieved in very low potential values. The use of electrical field; provides better control of extractions of the charged species and the method is much faster than the method based on passive diffusion. The developed method was applied to real industrial water samples and the applicability of the method was tested in the selectivity parameter. Kinetic parameters such as rate constant (k), permeability coefficient (P), flux (J) recovery factor (%RF) were calculated at the end of the transport experiments. The optimum conditions in PIM experiments are 99,563% RF value at the end of the 480 min transport time for Ligand 1, 98,938% RF value at the end of 540 min for Ligand 2. At the end of EME/PIM experiments at the same optimum conditions, 99,750% recovery was obtained for Ligand 1 at the end of 50 min transport time and 99.938% was obtained for Ligand 2 at the end of 40 min transport time. The use of a constant electric current instead of a constant voltage in the EME process has greatly increased the stability of the membrane and the reproducibility of the method.