Magnetic Ion-Imprinted Beads for Cadmium Removal From Aqueous Solutions

Abstract

In this study, magnetic ion-imprinted polymers were prepared that can be used for the selective removal of cadmium ions (Cd²⁺) from aqueous solutions in a batch system. N-methacryloyl-(L)-cysteine (MAC) was chosen as the complexing monomer. The MAC monomer was complexed with Cd²⁺and the Cd²⁺-imprinted magnetic poly(hydroxyethyl methacrylate-N-methacryloyl-(L)-cysteine) (mag-MIP) beads were synthesized in the presence of Fe₃O₄ by suspension polymerization. The template ions (Cd²⁺) were removed by thiourea (0.5 % v/v) in 0.05 M HCl solution. The non-imprinted control beads (NIP) were prepared in the same conditions without using the template. The specific surface area of the mag-MIP beads was found to be 24.7 m²/g with a size range of 63-140 μm in diameter. The swelling ratio of mag-MIP beads was 70%. According to the elemental analysis results, the mag-MIP beads contained 41.8 μmol MAC/g polymer. The maximum adsorption capacity was 28.4-5 μmol Cd²⁺/g polymer. The relative selectivity coefficients of mag-MIP beads for Cd²⁺/Pb²⁺, Cd²⁺/Zn²⁺ were 28.65 and 117.5 times greater than the non-imprinted (NIP) matrix, respectively. The mag-MIP beads could be used many times without decreasing in their adsorption capacities significantly.

Bu çalışmada, kesikli sistemde sulu çözeltilerden Cd²⁺ iyonlarının seçici olarak uzaklaştırılması için manyetik iyon-baskılı polimerler sentezlenmiştir. N-metaroil-(L)-sistein (MAC) kompleksleştirici monomer olarak seçilmiştir. MAC monomeri Cd²⁺iyonu ile kompleksleştirilmiş ve Cd²⁺baskılı manyetik poli(hidroksietil metakrilat-N-metaroil-(L)-sistein) (mag-MIP) küreleri Fe₃O₄ varlığında süspansiyon polimerizasyonu ile sentezlenmiştir. Kalıp iyonu (Cd²⁺) 0,05 M HCl de (0,5 % v/v) tiyoüre ile uzaklaştırılmıştır. Baskılı-olmayan polimerler (NIP) aynı şartlarda kalıp olmaksızın sentezlenmiştir. mag-MIP küreleri 24,7 m²/g spesifik yüzey alanına sahip, 63-140 μm çapında ve şişme oranları % 70 di. Elementel analiz sonuçlarına göre mag-MIP küreleri 41,8 μmol MAC/g polimer içermektedir. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi 28,45 μmol Cd²⁺/g olarak bulunmuştur. Cd²⁺/Pb²⁺ ve Cd²⁺/Zn²⁺ için baskılanmış mikrokürelerin bağıl seçicilikleri baskılanmamış mikrokürelere kıyasla sırasıyla 28,65 ve 117,5 kat daha fazladır. Cd²⁺-baskılanmış poli(HEMA-MAC) mikroküreleri adsorpsiyon kapasitelerinde önemli bir azalma olmaksızın defalarca kullanılabilmektedir.