Farklı yapıdaki poliakrilamid polimerlerin tinkal cevherinin içerdiği safsızlıkların flokülasyonunda, flokülan olarak değerlendirildiği bu çalışmada elde edilen sonuçlar aşağıda verilmiştir.
1- 80˚C’de, %2.4 katı içeriği ve %18 boraks konsantrasyonunda yapılan flokülasyon çalışmalarında;
Sentezlenmiş, non-iyonik yapıdaki poliakrilamid polimerler arasında en kötü sonuçlar PAA-G polimeri ile alınmıştır. Bu durumun PAA-G polimerinin dallanmış yapıda olmasından kaynaklanabileceği düşünülmektedir.
Sentezlenen polimerler arasında en az flokülan sarfiyatı ile en berrak çözeltileri PAA-P ve PAA-AG polimerleri vermiştir. Bu polimerlerin düz zincirli olmalarından dolayı iyi sonuç verdikleri düşünülmektedir. Gözle saptanan flok büyüklükleri, flokülan cinsine göre PAA-G > PAA-E > PAA-P ≈ PAA-AG şeklinde sıralanmaktadır. Literatürde, lineer polimerlerin tanecik yüzeyine düz bir şekilde adsorplanması sonucunda, bir araya gelen taneciklerin aralarında boşlukların küçük olmasından dolayı oluşan flokların küçük olduğu yönündeki görüşler mevcuttur. Sonuçlar bu görüşler ile uyum sağlamaktadır.
Kısmi hidrolizlenmiş poliakrilamidler flokülan olarak bu sistemde iyi sonuç vermemektedirler. Polimerlerin anyoniklik derecesi arttıkça, polimerin yüklü grupları ile negatif yüklü kil yüzeyleri arasındaki elektrostatik itme nedeniyle flokülasyon kötüleşmektedir.
%12.3 anyonik PAA-GH1 ve %13.1 anyonik PAA-GH2, PAA-G polimerine göre olumlu sonuç vermiş gibi gözükse de, bulanıklık değerleri, PAA-P ve PAA-AG polimerleri ile elde edilen değerler ile kıyaslandığında oldukça fazladır.
Ticari polimerler arasında en iyi flokülan etkiyi non-iyonik AH 912 göstermiştir. Ancak AH 912 ile yapılan flokülasyon deneylerinde elde
60
edilen bulanıklık değerleri PAA-P ve PAA-AG polimerleriyle elde edilenlere göre daha yüksektir.
Tüm sonuçlar karşılaştırıldığında, bu çalışma şartlarında, PAA-P ve PAA-AG polimerleri en etkin flokülanlardır.
PAA-P ve PAA-AG polimerleri kendi aralarında kıyaslandığında, hemen hemen aynı bulanıklık değerlerini verdikleri görülmüştür. Ancak PAA-AG polimerinin molekül ağırlığı PAA-P polimerine kıyasla düşüktür. PAA-AG polimerinin molekül ağırlığının arttırılması durumunda, daha da iyi sonuç alınabileceği düşünülmektedir.
2- 20˚C’de, %0.5 katı içeriği ve %2.5 boraks konsantrasyonunda yapılan flokülasyon çalışmalarında, PAA-G polimeri en etkin flokülan olarak bulunurken, en kötü sonuçlar düz zincirli PAA-P ve PAA-AG polimerleri ile alınmıştır.
3- 80˚C’de, %0.5 katı içeriği ve %2.5 boraks konsantrasyonunda yapılan flokülasyon çalışmalarında ise PAA-E polimeri en etkin flokülan olarak bulunmuştur. Bu koşullarda PAA-P ve PAA-AG flokülanları iyi sonuç vermemektedir.
4- 80˚C’de, %0.5 katı içeriği ve %18 boraks konsantrasyonunda yapılan flokülasyon çalışmalarında; en iyi sonuçlar düz zincirli PAA-P, PAA-AG ve AH 912 flokülanları ile alınmıştır. Bu koşullarda dallanmış PAA-G polimerinin flokülasyon etkinliği kötüdür. Bu sonuçlar, sıcaklık ve tuz konsantrasyonu gibi değişkenlerin, polimer zincirinin konformasyonuna etki ederek flokülasyonu etkilediğini düşündürmektedir. Literatürde lineer polimerlerin en etkin flokülanlar olduğu belirtilse de, farklı koşullarda sonuçlar değişiklik gösterebilmektedir.
5- Flokülasyon sıcaklığının 20˚C’den 80˚C’ye çıkarılması, flokülasyonu olumsuz yönde etkilemiştir. Bu durum, sıcaklığın artmasıyla beraber polimer- çözücü hidrojen bağlarının kırılması ve polimer zincirinin daha kompakt bir hale gelerek zayıf köprüleme yapmasının bir sonucudur.
6- Süspansiyonun boraks konsantrasyonunun %2.5’tan %18’e çıkarılması flokülasyonu olumlu yönde etkilemiştir. Ortamdaki iyonik kuvvetin artması, çift tabakanın sıkıştırılması ile flokülasyonu iyileştirmiştir.
61
7- Süspansiyonun katı içeriğinin artması, aynı flokülan sarfiyatı ile daha berrak çözeltiler elde edilmesini sağlamıştır. Katı miktarının artması ile taneciklerin çarpışma olasılığının arttığı ve köprüleme flokülasyonunun kolaylaştığı düşünülmektedir.
8- Tüm polimerler için, flokülan miktarı arttıkça bulanıklığın artması, taneciklerin adsorblanan polimer fazlası ile destabilizasyonunun meydana gelmesinden kaynaklanmaktadır.
9- Polimerlerin anyoniklik derecesinin artması ile intrinsik viskozitede meydana gelen artış, negatif yüklü karboksil grupları arasındaki elektrostatik itmeden kaynaklanmaktadır.
10- PAA-P ve PAA-AG polimerleri PEO ile beraber kullanılabilirliği araştırılmış, olumsuz sonuç alınmamıştır.
PAA-AG polimerinin sentezi için, başlatıcı ve monomer konsantrasyonları yapılan ön denemeler sonucunda belirlenmiş, ancak optimum çalışma koşulları belirlenmemiştir. Bu çalışmada, yüksek molekül ağırlıklı PAA-AG polimerinin sentezi için en uygun sıcaklık, başlatıcı konsantrasyonu, monomer konsantrasyonu gibi reaksiyon parametrelerinin belirlenmesi önerilmektedir.
63
KAYNAKLAR
[1] Gregory, J., 2006. Particles in Water Properties and Processes, IWA Publishing. [2] Bratby, J., 2006. Coagulation and Flocculation in Water and Wastewater
Treatment, Second edition, IWA Publishing, London.
[3] Song, H., Wu, D., Zhang, R-Q., Zhang, S-H., Lin, S., Ye, J., 2009. Synthesis
and application of amphoteric starch graft polymer, Carbonhydrate
Polymers, 78, 253-257.
[4] You, L., Lu, F., Li, D.,Qiao, Z., Yin, Y., 2009, Preparation and flocculation
properties of cationic starch/chitosan crosslinking-copolymer, Journal
of Hazardous Materials, 172, 38-45.
[5] Wei, Y., Cheng, F., Zheng, H., 2008, Synthesis ans flocculating properties of
cationic starch derivatives, Carbonhydrate Polymers, 74, 673-679.
[6] Thomas, W.M., Wang, D.W., 1985. Acrylamide Polymers, Encyclopedia of
Polymer Science and Engineering, Second Edition, 1, 169-211,Wiley-
Interscience Publication, New York.
[7] Liu, Z., Brooks, B.W., 1999. Kinetics of redox polymerization of acrylic acid in
inverse dispersion and in aqueous solution, Journal of Polymer
Science: Part A: Polymer Chemistry, 37,313-324.
[8] Tunca, Ü., Serhatlı, Ġ.E., Yağcı, Y. 1989. Polymerization of acrylamide by the
redox system Ce(IV)-4,4’-azobis (4-cyano pentanol)
[9] Erim, M., Erciyes, A. T., Serhatlı, Ġ. E., Yağcı, Y., 1992. Aqueous
polymerization of acrylamide initiated by 4,4’- azobis (4-cyno pentanol) and chain extension of polyacrylamide by means of ceric ion redox systems, Polymer Bulletin, 27, 361- 366.
[10]Erciyes, A., Erim, M., Hazer, B., Yağcı, Y., 1992. Synthesis of polyacrylamide
flocculants with poly(ethylene glycol) segments by redox polymerization, Die Angewandte Makromolekulare Chemie, 200, 163- 171.
[11]Tüter, M., Erciyes, A. T., Yağcı, Y., 1994. Polyacrylamides obtained by redox
polymerization as flocculants: The effect of the polymer structure on flocculating properties, Turkish Journal of Chemistry, 18, 116-119.
[12]Önses, M. S., 2006. Preparation of Polyacrylamide-Clay Nanocomposites by
Redox Polymerization, M.S. Thesis, ITU, Istitute of Science and Technology, İstanbul.
[13] Permyakova, N. M., 2008. Novel flocculants for the natural water clearing
consisting triblock copolymers with poly(ethylene oxide) and polyacrylamide, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 483, 89-97.
64
[14] Permyakova, N. M., Zheltonozhskaya, T. B., Oboznova, N. V., 2008.
Double- hydrophilic block copolymers forming intramolecular polycomplexes, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 497, 307-315.
[15] Gür, G., 1995. Tinkal Cevherinden Bor Tuzları Üretiminde Safsızlıkların
Flokülasyon Davranışları, Doktora Tezi, İTÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul
[16] Tolun, R. , Bulutçu, A. N., Türkay, S., 1986. Tinkal Konsantresinden Boraks
Dekahidrat Üretiminde Killerin Pelet Flokülasyonu ile Ayrılması,
Araştırma Projesi, İTÜ Kimya Metalurji Fakültesi, İstanbul.
[17] Tolun, R., Bulutçu, A. N., Türkay, S., 1987. Tinkal Konsantresinden Boraks
Pentahidrat Üretiminde Çözünmeyen Maddelerin Ayrılması için Filtre Yerine Alternatif Yöntemler Geliştirilmesi, Araştırma Projesi, No:199, İTÜ Malzeme Bilimleri ve Üretim Teknolojisi, UYG-AR Merkezi, İstanbul.
[18] Bird, K. S., 2003. Handbook of Surface and Colloid Chemistry, CRC Press. [19] Gregory, J., 1989. Fundamentals of Flocculation, in Critical Reviews in
Environmental Control, C. R. O’ Melia (Ref.), Vol.19, pp-185-230, CRC Press Inc., London.
[20] Bache, D. H., Gregory R., 2007. Flocs in Water Treatment, IWA Publishing. [21] Akers, R.J., 1975. Flocculation I. Chem E. Services, London.
[22] Rose, G. R., John, M.R., 1985. Flocculation, Encyclopedia of Polymer Science
and Engineering, Second Edition, 7, 211-223, Wiley-Interscience
Publication, New York.
[23] Huang, S. Y., Lipp, D. W., Farinato, R. D., 2004. Acrylamide Polymers,
Kirk- Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Fifth Edition, 1,
305- 342, Wiley- Interscience Publication, New York.
[24] Thomas, W.M., Wang, D.W., 1985. Acrylamide Polymers, Encyclopedia of
Polymer Science and Engineering, Second Edition, 1, 169-211,Wiley-
Interscience Publication, New York.
[25] Chanda M., 2000. Advanced Polymer Chemistry, A Problem Solving Guide,
Marcel Dekker Inc.
[26] Chanda M., 2006. Introduction to Polymer Science and Chemistry, A Problem
Solving Approach, CRC Press Taylor& Francis Group.
[27] Ravve, A., 2000. Principles of Polymer Chemistry , Second Edition, Kluwer
Academic / Plenium Publishers, New York.
[28] Matyjaszewski, K., Gnanou, Y., Leibler, L., 2007. Macromolecular
Engineering Precise Synthesis, Materials Properties, Application, 1, Synthetic Techniques, Wiley- VCH Verlag.
[29] Gnanou, Y., Fontanille, M., 2008. Organic and Physical Chemistry of
Polymers, Wiley-Intersicence, A JohnWiley and Sons. Inc.Publication.
[30] Baysal, B., 1994. Polimer Kimyası, Genişletilmiş 2. Baskı, ODTÜ Yayınları,
65
[31] Taylor, M.L.,Morris, G. E., Self, P.G., Smart,R. C., 2002. Kinetics of
adsorption of high molecular weight anionic polyacrylamide onto kaolinite: The flocculation process, Journal of Colloid and Interface
Sci., 250, 28-26.
[32] Addai-Mensah, J., 2006. Enhanced flocculation and dewatering of clay mineral
dispersions, Powder Technology, 179, 73-78
[33] Susko, F. J., 1990. An FT-IR study of calcium-exchanged montmorillonite
treated with polyacrylamide and polyethylene oxide, Minerals &
Metallurgical Processing, 7( 4), 206-208.
[34] Krishnamoorthi, S., Singh, R.P., 2006, Synthesis, characterization,
flocculation and rheological characteristics of hydrolyzed and unhydrolyzed polyacrylamide-grafted poly(vinyl alcohol), Journal of
App. Polymer Sci., 101, 2109-2122.
[35] McFarlanc, A., Yeap, K.Y., Bremmell, K., Addai-Mensah, J., 2008, The
Influence of floculant adsorption kinetics on the dewaterability of kaolinite and smecitite clay mineral dispersions, Colloids and
Surfaces A:Physicochem. Eng, Aspects, 317,39-48.
[36] Yoon, S.Y., Deng, Y., 2004. Flocculation and reflocculation of clay suspension
by different polymer systems under turbulent conditions, Journal of
Colloid and Interface Science, 278, 139-145.
[37] Antunes, E., Garcia, F. A. P., Ferreira, P., Angeles, B., Negro, C., Rasteiro, M. G., 2008. Effect of water cationic content on flocculation, flocs
resistance and reflocculation capacity of PCC induced by polyelectrolytes, Ind. Eng. Chem. Res., 47, 6006-6013.
[38] Ishifune, M., Suzuki, R., Yamane, M., Tanabe, H.,Nakagawa, Y., Uchida, K., 2008. Polymerization of acrylamide in aqueous solution of
poly(N-isopropylacrylamide) at lower critical solution temperature,
Journal of Macromolecular Sci., Part A, 5, 523-528.
[39] Endo, K., Sawada, T., 2000. Control of polymer structure by a chain-transfer
reaction in the radical polymerization of acrylamide by β- mercaptopropionic acid and 1,2,6-hexanetriol trithioglycolate, Colloid
Polym. Sci., 279, 1058-1063.
[40] Seabrook, S.A., Gilbert, R.G., 2007. Photo-initiated polymerization of acrylamide in water, Polymer, 48, 4733-4741.
[41] Login, R.B., Anchor, M. J., 1979. Aqueous polimerization of acrylamide, U.S.
Patent, 4.473,689.
[42] Ishige, T., Hamielec, A.E., 1973. Solution polymerization of acrylamide to
high conversion, Journal. Appl. Polm. Sci., Vol. 17, 1479-1506.
[43] Suen, T.J., Schiller, A.M., Russel, W.N., 1962. Polymerization of acrylamide
in aqueous solution by a continuous process, Polymerization and
Polycondesation Proceses,(N.A.J. Platzer ed.), 34, 217-224.
[44] Behari, K., Gupta, K.C., Raja, G.D., 1991. Permanganate/ malonic acid
66
[45] Bajpai, U.D.N., Bajpai, A.K., Bajpai, J., 1991. Peroxydiphosphate/ bisulfite
initiated polymerization of acrylamide an its retardation kinetics, Jour.
App. Polym.
[46]Zeylani, M.E., Rabbii, A., 2002. Alkaline hydrolysis of polyacrylamide and
study on poly(acrylamide-co-sodium acrylate) properties, Iranian
Polymer Journal, 11, No:4.
[47] Kudryavtsev, Y.V., Litmanovich, A.D., Plate, N.A., 1998. On the kinetics of
polyacrylamide alkaline hydrolysis, Journal of American Chem. Soc.,
31, 4642-4644.
[48] Bıçak, N., Açıkkaya, N., Koza, G., 1997, Controlled conversion of
polyacrylamide into polyacrylic acid, Polymer Bulletin, 39, 459-464.
[49] Kurenkov, V.F., Snigirev, S.V., Churikov, F.I., Ruchenin, A.A, Lobanov, F.I., 2001. Preparation of anionic flocculant by alkaline hydrolysis of
polyacrylamide (Praestol 2500) in aqueous solutions and it’s use for water treatment purposes, Russian Journal of App. Chem., 74, No:3, 445-448.
[50] Kurenkov, V. F., Trifonova, M. N., Baiburdov, T. A., Myagchenkov, V.A.,
1989.Polymerization of acrylamide in water-cyclohexane emulsions in the presence of sodium hydroxide, Polymer Science U.S.S.R. 31(9), 2087-2095.
[51] Myagchenkov, V.A., Proskurina, V. E., 2004. Flocculation activity (with
respect to ocher) of anionic copolymers of acrylamide in the mode of restricted sedimentation as influenced by their chemical heterogeneity,
Russian Journal of App. Chemisry, 77, No.3, 463-466.
[52] Sukpisan , J., Kanatharana, J., Sirivat, A., Wang, S. Q., 1998. The specific
viscosity of partially hydrolyzed polyacrylamide solutions: Effects of degree of hydrolysis, molecular weight, solvent quality and temperature, Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics,
36, 743-753.
[53] Kurenkov, V. F., Hartan, H-G., Lobanov, F. I., 2001. Alkaline hydrolysis of
polyacrylamide, Russian Journal of Applied Chemistry,74, No:4, 543- 551.
[54] Kiatkamjornwong, S, Suwanmala, P, 1998. Partially hydrolyzed
polyacrylamide- poly(N-vinylpyrrolidone) copolymers as superabsorbents synthesized by gamma irradiation, Journal of App.
Polymer Sci., 68, 191-203.
[55] Philips, K.G., Bingham, M.E, 1981. Hydrolysis of Acrylamide Polymers, U.S.
Patent, 4,283,507.
[56] Connelly, L. J., Ballweber, E.G., 1979. Method of Hydrolyzing
Polyacrylamide, U.S Patent, 4,171,296.
[57] Ivanova, T. A. S., Yakimtsova, L. B., Polikarpov, A.P., Krul, L.P., 2004.
Polyelectrolyte hydrogels based on radiation- modified polyacrylamide and products of its alkali hydrolysis, High Energy
67
[58] Braman, R. S., 1968. Boron Determination Encyclopedia of Industrial
Chemical Analysis, 7, 384-423, Interscience Publishers, New York.
[59] Rossel, J. B., 1987. Analysis of Oils and Fats, Elsevier Applied Science
Publishers, 15-17, London.
[60] Bruchmann, B., Haberle, K., Gruner H., Hirn, M., 1999. Preparation of
Cyclic Acetals or Ketals, U.S. Patent, 5917059.
[61] Mpofu, P., Addai-Mensah, J., Ralston, J., 2004. Temperature influence of
nonionic polyethylene oxide and anionic polyacrylamide on flocculation and dewatering behavior of kaolinite dispersions, Journal
69
ÖZGEÇMĠġ
Ad Soyad: Sündüs Aldemir
Doğum Yeri ve Tarihi: Ankara, 16.10.1985
Adres: Yavuztürk Mah. Dalgıçkent Sitesi, B-2 Blok Da:24 Üsküdar/İST. Lisans Üniversite: İstanbul Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü