Katyon Değiştirici Reçine Elde Edilmesi ve Katyon Değiştirme Kapasitelerinin Tayini

PROJE PLANI

 

PROJENİN ADI

 

         Katyon Değiştirici Reçine Elde Edilmesi ve Katyon Değiştirme Kapasitelerinin Tayini

 

ARAŞTIRMA KONUSU

 

         Bu çalışmanın konusu, günlük hayatımızda geniş ölçüde kullanılan ve ülkemizde halihazırda üretilmeyen, üretim metotları da ticari patentler altında gizli tutulan katyon değiştirici reçinelerden Polistiren-divinilbenzen sülfonat kopolimerinin okulumuzdaki laboratuar koşullarında ve mevcut kimya bilgilerimizle üretilebileceğini ve katyon değişim kapasitelerinin endüstriye yakın değerlerde tayin edilebileceğini kanıtlamaktır.

 

HİPOTEZ GELİŞTİRİLMESİ

 

Literatürde polistiren-divinil benzen kopolimerinin nasıl elde edileceği ve benzen halkasının sülfonlanma reaksiyonu veriliyordu. Biz bu iki reaksiyonu birleştirerek özellikle sert suların yumuşatılmasında yaygın olarak kullanılan, piyasada mevcut polistiren-divinil benzen sülfonat reçinesini elde edebileceğimizi düşündük.

 

SÜREÇLER

 

         Çalışmamızda ilk önce konu ile ilgili literatür çalışması yaptık. Yapılan araştırmalardan sonra projemizin teorik kısmını oluşturduk. Daha sonra uygulama aşamasına geçtik. İlk olarak Süspansiyon polimerleşmesi ile Polistiren-divinilbenzen (PS-DVB) kopolimeri hazırlandı. Bu kopolimer H₂SO₄ ile 24 saat muamele edilip sülfonlanmış PS-DVB reçinesi elde edildi. Asidik kabul edilen bu reçine NaOH çözeltisi ile muamele edilip bazik Na⁺ formuna dönüştürüldü. Elde edilen reçinelerin kompleksometrik titrasyon yöntemi ile Mg⁺², Ca⁺² ve Mn⁺²  katyonlarının  değişim kapasiteleri tayin edildi. Fe⁺³ katyonunun reçinede tutulma kapasitesi ise literatürde belirtilen prosedüre göre İstanbul Teknik Üniversitesi Fiziksel Kimya Anabilim Dalı Laboratuarında bulunan UV-Visible cihazında ölçüldü. Elde edilen Polistiren-divinil benzen sülfonat reçineleri (PS-DVB-SO₃-H⁺ ve PS-DVB-SO₃-Na⁺) ticari katyon değiştirici sülfon reçinelerinin değerleriyle karşılaştırıldığında yaklaşık aynı hatta üzerinde değerler elde edildi.

 

 

 

VERİ ANALİZİ

 

Çalışmamızda aşağıda parçaçık boyutu dağılım grafiği ve katyon değişim kapasiteleri tablosu karşılaştırmalı olarak verilen  kuvvetli asidik Polistiren-divinilbenzen sülfonat (PS-DVB-SO₃-H⁺)  reçinesi ve bu reçinenin bazik sodyum formu  (PS-DVB-SO₃-Na⁺) elde edildi.

Tablo 1. Karşılaştırma tablosu

		Çalışmada Elde  Edilen Reçine		Dowex Marathon C®
		Na+ Formu	H+ Formu	Na+ Formu	H+ Formu
Tanecik boyutu (µm)		410-595	410-595	55050	57550
Su İçeriği (%)		39	45	44-50	50-56
Katyon Değişim Kapasitesi (mmol/g)	Mg+2	2,20	3,20	1,50	1,35
	Ca+2	3,55	1,64	1,50	1,35
	Mn+2	2,04	1,41	1,50	1,35
	Fe+3	2,22	2,62	1,50	1,35

.       

Tablo 1. deki sonuçlar iki açıdan önem taşımaktadır. Birincisi reçinelerimiz beklendiği şekilde katyon değiştirebilmektedir. Burada göze çarpan bir diğer husust ta bazik reçinenin katyon değiştirme kapasitesinin asidik reçineninkinden yüksek olduğudur. Diğer önemli husus ise bu sonuçlar eşdeğeri olan ticari reçinelerin katyon değiştirme kapasiteleriyle karşılaştırıldığında yaklaşık aynı hatta üzerinde değerler elde edilmiştir.

 

 

 

SONUÇ

 

Bu çalışmada günlük hayatımızda özellikle sulardaki sertliğin ve atık sulardaki ağır metallerin giderilmesinde ve bunun gibi pek çok alanda geniş ölçüde kullanılan ve ülkemizde halihazırda üretilmeyen, üretim metotları da ticari patentler altında gizli tutulan katyon değiştirici reçinelerden Polistiren-divinilbenzen sülfonat kopolimerinin okulumuzdaki laboratuar koşullarında bile ve mevcut kimya bilgilerimizle üretilebileceği ispatlandı.

 

Çalışmamızın nitel sonucu da reçinelerimizin görünümlerinin de ticari reçinelerinki ile benzer özellikler taşıdığıdır