Title
Ispitivanje uklanjanja odabranih tekstilnih boja i teških metala iz otpadnih voda pomoću amino-funkcionalizovanih makroporoznih polimera na bazi glicidilmetakrilata
Creator
Sandić, Zvjezdana P., 1968-
Copyright date
2016
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Deliti pod istim uslovima 3.0 Srbija (CC BY-NC-SA 3.0)
License description
Dozvoljavate umnožavanje, distribuciju i javno saopštavanje dela, i prerade, ako se navede ime autora na način odredjen od strane autora ili davaoca licence i ako se prerada distribuira pod istom ili sličnom licencom. Ova licenca ne dozvoljava komercijalnu upotrebu dela i prerada. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/rs/deed.sr_LATN Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Committee report
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 19.09.2016.
Other responsibilities
mentor
Popović, Aleksandar, 1971-
mentor
Nastasović, Aleksandra, 1967-
član komisije
Manojlović, Dragan, 1961-
član komisije
Penavin-Škundrić, Jelena, 1946-
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Hemijski fakultet
Alternative title
Investigation of selected textile colors and heavy metals removal from waste water using aminofunctionalized macroporous polymers based on glycidyl methacrylate
Publisher
[ Z. Sandić]
Format
141 list
description
Hemija - Primjenjena hemija / Chemistry - Applied chemistry
Abstract (sr)
Cilj ove doktorske disertacije je ispitivanje mogućnosti praktične primjene
umreženih makroporoznih amino-funkcionalizovanih kopolimera na bazi
glicidilmetakrilata (GMA) kao sorbenta za uklanjanje različitih zagađujućih
supstanci iz vodenih rastvora.
Postupkom suspenzione kopolimerizacije su sintetisana dva osnovna
uzorka kopolimera glicidilmetakrilata i etilenglikoldimetakrilata (EGDMA),
skraćeno: PGME. Modifikacijom osnovnih uzoraka kopolimera u reakcijama sa
etilendiaminom (eda), dietilentriaminom (deta) i trietilentetraminom (teta),
dobijeni su uzorci amino-funkcionalizovanih kopolimera: PGME-en, PGME-deta i
PGME-teta.
Određen je elementarni sastav osnovnih i amino-funkcionalizovanih
uzoraka umreženih makroporoznih PGME mikroanalizom, a zatim su
okarakterisani infracrvenom spektroskopijom sa Furijeovom transformacijom
(FTIR). Osnovni parametri poroznosti sintetisanih kopolimera - specifična
zapremina pora, Vs, i prečnik pora koji odgovara polovini zapremine pora, DV/2,
određeni su metodom živine porozimetrije i pomoću tih vrijednosti je izračunata
specifična površina pora, SHg.
U eksperimentima sorpcije odabranih zagađujućih supstanci ispitivana je
efikasnost uklanjanja sintetičkih tekstilnih boja, teških metala i radionuklida iz
vodenih rastvora.
Uzorak PGME-deta je izabran za ispitivanje sorpcije kisele boje Acid Orange
10 (AO10) i reaktivne boje Reactive Black 5 (RB5). Ispitan je uticaj mase sorbenta i
pH vrijednosti rastvora boje na efikasnost sorpcije obe boje, kao i uticaj režima
miješanja, da bi se odredili optimalni eksperimentalni uslovi. Zavisnost brzine
sorpcije od koncentracije rastvora boje za AO10 je ispitivana u opsegu od 20-70 mg
dm-3, a za RB5 u opsegu od 30-150 mg dm-3. Dobijeni kapaciteti sorpcije su bili
osnova za proučavanje kinetičkih i difuzionih modela sorpcije odabranih
sintetičkih boja, takođe i adsorpcionih izotermi.
Da bi se ispitao mehanizam procesa sorpcije primjenjeni su modeli pseudoprvog
i pseudo-drugog reda, model unutarčestične difuzije i Mek Kejev model. Za
analizu sorpcione ravnoteže korišćeni su Langmirov i Frojndlihov model izoterme.
Selektivnost kopolimernog sorbenta je ispitivana iz binarnih rastvora boja AO10 i
Bemacid Gelb, kao i AO10 i Bezaktiv Rot, a upoređena je efikasnost sorpcije boje
AO10 na aktivnom uglju i PGME-deta. Uticaj temperature rastvora boje na
kapacitet sorpcije je ispitana na četiri različite temperature za tri različite
koncentracije RB5.
Sorpcija šestovalentnog hroma je ispitivana pomoću PGME-deta iz
jednokomponentnih vodenih rastvora različitih koncentracija, binarnih rastvora
jona hroma i bakra, kao i višekomponentne smješe jona hroma, bakra, kobalta i
kadmijuma. Upoređena je brzina sorpcije Cr(VI), Cu(II), Co(II) i Cd(II) jona,
izračunati kapaciteti sorpcije i dobijeni rezultati analizirani primenom modela
pseudo-prvog i pseudo-drugog reda, kao i modela unutarčestične difuzije.
Radi detaljnije analize uticaja pH vrijednosti na sorpciju metalnih jona
pomoću PGME-deta u vodenom rastvoru izvedeni su eksperimenti sorpcije Cu(II) i
Cd(II) jona bakra pri pH=4 i sorpcije Pb(II) jona, pri pH=2, na PGME-deta. Određeni
su kapaciteti sorpcije, a zatim analizorani modelom pseudo-prvog i pseudo-drugog
reda, kao i modelom unutarčestične difuzije. Uzorci kopolimera sa vezanim
metalnim jonima su analizirani infracrvenom spektroskopijom (FTIR), snimljeni
skenirajućom elektronskom mikroskopijom sa energetsko disperzivnom
spektroskopijom x-zraka (SEM/EDX), a rendgenska fotoelektronska
spektroskopija (XPS) je urađena da bi se otkrile promjene elementarnog hemijskog
sastava osnovnog kopolimera i prisustvo funkcionalnih grupa na površini
modifikovanog uzorka PGME-deta. Spektar visoke rezolucije (HRES) za C1s, N1s,
Cd3d, Cu2p i Pb4f je snimljen da bi se ispitale interakcije između jona metala i
amino grupa.
Vodeni rastvori pertenetatnog jona, 99mTcO4
-, su korišteni za uklanjanje
radionuklida pomoću dva amino-funkcionalizovana uzorka kopolimera, PGME-en i
PGME-teta. Ispitivan je uticaj pH vrijednosti na kapacitet sorpcije izotopa 99mTc, a
za analizu dobijenih rezultata su upotrebljeni modeli pseudo-prvog i pseudodrugog
reda.
Abstract (en)
The goal of this doctoral dissertation was to investigate the possibility of
practical application of macroporous crosslinked amino-functionalized copolymers
based on glycidyl methacrylate (GMA) as a sorbent for the removal of various
pollutants from aqueous solutions.
Two initial samples of copolymer glycidyl methacrylate and ethylene
glycol (EGDMA) - abbreviated: PGME, were synthesized by suspension
copolymerization. By modification of the basic copolymer samples in reactions
with ethylene diamine (eda), diethylenetriamine (deta) and triethylenetetramine
(teta), the samples of amino-functionalized copolymers were prepared: PGME-en ,
PGME-deta and PGME-teta.
The elemental composition of initial crosslinked macroporous PGME
and amino-functionalized samples was determined by miceoanalysis, and the
samples were further characterized by Fourier transform infrared spectroscopy
(FTIR). The porosity parameters of copolymers - specific pore volume, Vs, and the
pore diameter corresponding to half the pore volume, DV/2, were determined by
mercury porosimetry and specific surface of pores, SHg, was calculated by using
these values.
The removing efficiency of selected pollutants from aqueous solutions, such
as synthetic textile dye, heavy metals and radionuclide, was investigated by
sorption experiments.
Sample PGME-deta was selected for testing the sorption of acidic dye Acid
Orange 10 (AO10) and reactive dye Reactive Black 5 (RB5). The influence of the
mass of absorbent and pH value of the dye solution on the sorption efficiency of
both dyes and the effect of mixing regimes was investigated in order to determine
optimal experimental conditions. The dependence of the sorption rate on the
concentration of the dye solution for AO10 is examined in the range of 20-70 mg
dm-3 and for RB5 in the range of 30-150 mg dm-3. The obtained sorption capacities
for selected synthetic dyes were the basis for kinetic analysis with kinetics and
diffusion sorption models, as well as adsorption isotherms.
Models of Pseudo-first-order (PFO) pseudo-second-order (PSO),
intraparticle diffusion (IPD) and Mc Key models were applied for the sorption
mechanism investigation.Langmuir and Freundlich model isotherms were used for
the analysis of sorption equilibrium. Selectivity of copolymer sorbent is studied
from the binary solutions, AO10-Bemacid Gelb and AO10-Bezaktiv Rot. The
sorbent efficiency of active coal and PGME-deta for AO10 sorption were compared.
The influence of dye solution temperature on the sorption capacity was examined
at four different temperatures for three different concentrations of RB5.
The sorption of hexavalent chromium was studied using PGME-deta from
one-component aqueous solutions of different concentrations, binary solution
chromium and copper ions, and multicomponent mixtures of chromium, copper,
cobalt and cadmium ions. The rate of sorption of Cr(VI), Cu(II), Co(II) and Cd(II)
ions were compared and calculated sorption capacities were tested by using PFO,
PSO and IPD models.
For the purpose of more detailed analysis of the pH influence on the metal
ions sorption of the sorbent PGME-deta in an aqueous solution, the sorption
experiments were performed for Cu(II) and Cd(II) ions at a pH=4 and the sorption
of Pb(II) ions at pH=2. The sorption capacities were calculated, and tested with
PFO and PSO models, as well as the intraparticle diffusion model. Copolymer
samples with bound metal ions were analyzed by Fourier transform infrared
spectroscopy (FTIR), and scanning energy-dispersive X-ray spectroscopy
(SEM/EDX). X-ray photoelectron spectroscopy XPS analysis was performed to
detect changes in elemental chemical composition of the initial copolymers and the
presence of functional groups on the surface of modified samples PGME-deta. The
high resolution spectrum (HRES) for C1s, N1s, Cd3d, Cu2p and Pb4f was made to
characterize the interaction between the metal ions and amino groups.
Removal of radionuclides from aqueous solutions and the pH effect on
the sorption capacity of the isotope 99mTc was studied by sorption of pertechnetate
ions (99mTcO4
-) onto two copolymer samples: PGME-en and PGME-teta. The
obtained results were analyzed by PFO and PFO models.
Authors Key words
amino-funkcionalizovani makroporozni kopolimeri
glicidilmetakrilata, sorpcija, sintetičke tekstilne boje, teški metali, pertehnetatni
jon
Authors Key words
amino functionalized macroporous glycidyl methacrylate copolymers,
sorption, synthetic textile dyes, heavy metals, pertechnetate ion
Classification
543(043.3)
Type
Tekst
Abstract (sr)
Cilj ove doktorske disertacije je ispitivanje mogućnosti praktične primjene
umreženih makroporoznih amino-funkcionalizovanih kopolimera na bazi
glicidilmetakrilata (GMA) kao sorbenta za uklanjanje različitih zagađujućih
supstanci iz vodenih rastvora.
Postupkom suspenzione kopolimerizacije su sintetisana dva osnovna
uzorka kopolimera glicidilmetakrilata i etilenglikoldimetakrilata (EGDMA),
skraćeno: PGME. Modifikacijom osnovnih uzoraka kopolimera u reakcijama sa
etilendiaminom (eda), dietilentriaminom (deta) i trietilentetraminom (teta),
dobijeni su uzorci amino-funkcionalizovanih kopolimera: PGME-en, PGME-deta i
PGME-teta.
Određen je elementarni sastav osnovnih i amino-funkcionalizovanih
uzoraka umreženih makroporoznih PGME mikroanalizom, a zatim su
okarakterisani infracrvenom spektroskopijom sa Furijeovom transformacijom
(FTIR). Osnovni parametri poroznosti sintetisanih kopolimera - specifična
zapremina pora, Vs, i prečnik pora koji odgovara polovini zapremine pora, DV/2,
određeni su metodom živine porozimetrije i pomoću tih vrijednosti je izračunata
specifična površina pora, SHg.
U eksperimentima sorpcije odabranih zagađujućih supstanci ispitivana je
efikasnost uklanjanja sintetičkih tekstilnih boja, teških metala i radionuklida iz
vodenih rastvora.
Uzorak PGME-deta je izabran za ispitivanje sorpcije kisele boje Acid Orange
10 (AO10) i reaktivne boje Reactive Black 5 (RB5). Ispitan je uticaj mase sorbenta i
pH vrijednosti rastvora boje na efikasnost sorpcije obe boje, kao i uticaj režima
miješanja, da bi se odredili optimalni eksperimentalni uslovi. Zavisnost brzine
sorpcije od koncentracije rastvora boje za AO10 je ispitivana u opsegu od 20-70 mg
dm-3, a za RB5 u opsegu od 30-150 mg dm-3. Dobijeni kapaciteti sorpcije su bili
osnova za proučavanje kinetičkih i difuzionih modela sorpcije odabranih
sintetičkih boja, takođe i adsorpcionih izotermi.
Da bi se ispitao mehanizam procesa sorpcije primjenjeni su modeli pseudoprvog
i pseudo-drugog reda, model unutarčestične difuzije i Mek Kejev model. Za
analizu sorpcione ravnoteže korišćeni su Langmirov i Frojndlihov model izoterme.
Selektivnost kopolimernog sorbenta je ispitivana iz binarnih rastvora boja AO10 i
Bemacid Gelb, kao i AO10 i Bezaktiv Rot, a upoređena je efikasnost sorpcije boje
AO10 na aktivnom uglju i PGME-deta. Uticaj temperature rastvora boje na
kapacitet sorpcije je ispitana na četiri različite temperature za tri različite
koncentracije RB5.
Sorpcija šestovalentnog hroma je ispitivana pomoću PGME-deta iz
jednokomponentnih vodenih rastvora različitih koncentracija, binarnih rastvora
jona hroma i bakra, kao i višekomponentne smješe jona hroma, bakra, kobalta i
kadmijuma. Upoređena je brzina sorpcije Cr(VI), Cu(II), Co(II) i Cd(II) jona,
izračunati kapaciteti sorpcije i dobijeni rezultati analizirani primenom modela
pseudo-prvog i pseudo-drugog reda, kao i modela unutarčestične difuzije.
Radi detaljnije analize uticaja pH vrijednosti na sorpciju metalnih jona
pomoću PGME-deta u vodenom rastvoru izvedeni su eksperimenti sorpcije Cu(II) i
Cd(II) jona bakra pri pH=4 i sorpcije Pb(II) jona, pri pH=2, na PGME-deta. Određeni
su kapaciteti sorpcije, a zatim analizorani modelom pseudo-prvog i pseudo-drugog
reda, kao i modelom unutarčestične difuzije. Uzorci kopolimera sa vezanim
metalnim jonima su analizirani infracrvenom spektroskopijom (FTIR), snimljeni
skenirajućom elektronskom mikroskopijom sa energetsko disperzivnom
spektroskopijom x-zraka (SEM/EDX), a rendgenska fotoelektronska
spektroskopija (XPS) je urađena da bi se otkrile promjene elementarnog hemijskog
sastava osnovnog kopolimera i prisustvo funkcionalnih grupa na površini
modifikovanog uzorka PGME-deta. Spektar visoke rezolucije (HRES) za C1s, N1s,
Cd3d, Cu2p i Pb4f je snimljen da bi se ispitale interakcije između jona metala i
amino grupa.
Vodeni rastvori pertenetatnog jona, 99mTcO4
-, su korišteni za uklanjanje
radionuklida pomoću dva amino-funkcionalizovana uzorka kopolimera, PGME-en i
PGME-teta. Ispitivan je uticaj pH vrijednosti na kapacitet sorpcije izotopa 99mTc, a
za analizu dobijenih rezultata su upotrebljeni modeli pseudo-prvog i pseudodrugog
reda.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.