Endokrin bozucu kimyasalların giderimi için polimerik mikroküre sentezi, karakterizasyonu ve adsorpsiyon uygulamaları

Abstract

Bu tez çalışmasında, endokrin bozucu özellikteki kimyasalların sulu çözeltiden uzaklaştırılması amacıyla poli (metil (1R,3R)-1-(4-bromofenil)-2-[7-[(2-(metakriloiloksi)etoksi)karbonil]-2,2,7-trimetilnonanoil]-2,3,4,9-tetrahidro-1H-pirido[3,4-b]indol-3-karboksilat) [poli(PPIM)] mikroküreler sentezlendi. Poli(PPIM) mikroküreler süspansiyon polimerizasyonu ile sentezlendi. Polimerizasyonda etilen glikol dimetakrilat (EGDMA) çapraz bağlayıcı olarak kullanıldı. Sentezlenen mikroküreler FTIR, SEM ve BET analizleri ile karakterize edildi. Poli(PPIM) mikroküreler endokrin bozucu kimyasallar sınıfında yer alan dietil fitalat (DEP), dimetil fitalat (DMP), dibütil fitalat (DBP) ve bisfenol A’nın (BPA) sulu fazdan gideriminde kullanıldı. pH, başlangıç derişimi, sıcaklık, temas süresi ve iyonik şiddetin endokrin bozucuların adsorpsiyonuna etkisi araştırıldı. Yapılan deneyler sonucunda 25 °C’de elde edilen maksimum adsorpsiyon kapasiteleri DMP için 125,5 ± 0,9 mg/g (pH 7,29), DEP için 311,6 ± 0,0 mg/g (pH 8,15), DBP için 89,9 ± 0,24 mg/g (pH 8,23) ve BPA için 238,9 ± 2,1 mg/g (pH 7,83) olarak belirlendi. Adsorpsiyon verilerinin Langmiur, Freundlich ve Dubinin-Radushevich izoterm modellerine uygunluğu araştırıldı. Termodinamik parametreler hesaplandı ve DEP ve DMP adsorpsiyonunun ekzotermik BPA adsorpsiyonunun ise endotermik olduğunu belirlendi. Standart serbest enerji değişimi (ΔG°) değerleri adsorpsiyonun her sıcaklıkta istemli olduğunu gösterdi. Adsorpsiyonun yalancı ikinci derece kinetik modele uygun olduğu belirlendi. Elde edilen sonuçlar poli(PPIM) mikrokürelerin önemli endokrin bozucu kimyasallar olan DMP, DEP, DBP ve BPA gideriminde etkili bir adsorban olarak kullanılabileceğini gösterdi.

In this study, poly [methyl (1R,3R)-1-(4-bromophenyl)-2-[7-[(2-(methacryloyloxy)ethoxy)carbonyl]-2,2,7-trimethylnonanoyl]-2,3,4,9-tetrahydro-1H-pyrido[3,4-b]indole-3-carboxylate] [poly(PPIM)] microspheres were synthesized for the removal of endocrine-disrupting chemicals from aqueous solution. The microspheres were prepared via suspension polymerization, using ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) as a cross-linking agent. The synthesized microspheres were characterized by FTIR, SEM, and BET analyses. Poly(PPIM) microspheres were usedas adsorbents for the removal of endocrine-disrupting chemicals, namely diethyl phthalate (DEP), dimethyl phthalate (DMP), dibutyl phthalate (DBP), and bisphenol A (BPA), from aqueous phase. The effects of pH, initial concentration, temperature, contact time, and ionic strength on adsorption were investigated. The maximum adsorption capacities at 25 °C were determined as 125,5 ± 0,9 mg/g for DMP (pH 7.29), 311,6 ± 0,0 mg/g for DEP (pH 8,15), 89,9 ± 0,24 mg/g for DBP (pH 8,23), and 238,9 ± 2,1 mg/g for BPA (pH 7,83). The adsorption data were fitted to Langmuir, Freundlich, and Dubinin–Radushkevich isotherm models. Thermodynamic analysis revealed that the adsorption of DEP and DMP was exothermic, while the adsorption of BPA was endothermic. The standard Gibbs free energy change (ΔG°) values indicated that the adsorption process was spontaneous at all studied temperatures. Furthermore, kinetic studies demonstrated that the adsorption followed a pseudo-second-order kinetic model. In conclusion, poly(PPIM) microspheres were shown to be an efficient adsorbent for the removal of significant endocrine-disrupting chemicals such as DMP, DEP, DBP, and BPA from aqueous environments.