Removal of cadmium which is a human carcinogen using a novel cryogelic pellets

Abstract

Sudan kirlilik verici maddelerin uzaklaştırılması, hızlı sanayileşme sonucunda su kaynaklarının endüstriyel atıklarla her geçen gün kirlenmesi nedeniyle daha da önemli hale gelmektedir. Kadmiyumun, pil, lehim, metal kaplamacılık, otomobil sanayi, askeri malzeme, vida, cıvata ve plastik yapımında çok kullanılması, bu metalin sulu ortamda bulunmasına neden olmaktadır. Cd2+ , renal tübüler disfonksiyon ve ağır böbrek hasarından başlayarak, pulmoner anfizem ve osteoporoz gibi değişik patolojilere yol açabilen, organizmada Zn2+ gibi esansiyel iz elementler ile rekabete girebilen toksik bir elementtir. Söz konusu toksik özelliklerinden dolayı kadmiyumun uzaklaştırılması gerekmektedir. Bu konuda geliştirilen yöntemler arasında adsorpsiyon yöntemi; ekonomik ve kolay uygulanabilen bir yöntem olarak oldukça önem kazanmıştır. Sunulan çalışmada, Cd2+ iyonlarının uzaklaştırılması amacıyla, 2-hidroksietilmetakrilat monomeri kullanılarak serbest radikal polimerizasyonu ile -120C'de 24s süreyle poli(HEMA) kriyojelik matriksin sentezi gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen poli(HEMA) kriyojel membrana, ligand Congo Red (CR) ve Cibacron Blue F3GA (CB) immobilize edilmiştir. Polimerik yapıların karakterizasyonu, elementel analiz, SEM ve FTIR yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. CR ve CB immobilize pelletlere Cd2+ iyonlarının adsorpsiyonu için en uygun koşulların belirlenmesi amacıyla pH, başlangıç derişimi, sıcaklık ve sürenin etkisi araştırılmıştır ve maksimum adsorpsiyon kapasitesi poli(HEMA)-CR için 28,534 mg/g, poli(HEMA)-CB için 25,492 mg/g olarak kaydedilmiştir. Ayrıca, poli(HEMA)-CR ve poli(HEMA)-CB kriyojelik pelletlerin insan plazmasından Cd2+ iyonlarının uzaklaştırılmasında kullanılabileceği belirlenmiştir. Removal of wastes from aqueous media has an increasing importance as a result of rapid development of industry causing pollution of water sources. The usage of cadmium in industry; batteries, tin soldering, veneering and also in production of cars, plastic and etc. causes the presence of cadmium in water sources. Cd2+ is a toxic element that may cause pathologies like renal tubular disfunction, kidney damage, pulmoner emphysema, osteoporosis and also may compete with trace elements like Zn2+. Beause of this toxic properties cadmium must be removed from wastes of these industries. Conventional methods using removal of heavy metals from industrial wastes are expensive and inefficient. As a new developed method, adsorption, is economic and simple method for removal of heavy metals. In this study, cryogelic matrix poly(HEMA) was synthesized from 2-hydroxyethylmetacrylate monomer at -120C for 24 hours by free radical polimerization to remove toxic Cd2+ ions. Congo Red (CR) and Cibacron Blue F3GA (CB) was immobilized on cryogel membranes as ligands. Characterization of the polymeric structures was carried out with FTIR, SEM and elemental analysis. Effects of some system parameters such as pH, initial concentration, temperature and contact time were investigated for the optimization of adsorption conditions on CR and CB immobilized cryogelic pellets. The maximum adsorption capacities are determined as 28,534 mg/g for poly(HEMA)-CR and as 25,492 mg/g for poly(HEMA)-CB. We also determined that poly(HEMA)-CR and poly(HEMA)-CB cryogelic pellets can be used for the removal of Cd2+ ions from human plasma.