KFUPM ePrints

SYNTHESIS AND APPLICATIONS OF LINEAR AND CROSS-LINKED PH- RESPONSIVE POLYCARBO-, POLYPHOSPHO- AND POLYSULFOBETAINES

l SYNTHESIS AND APPLICATIONS OF LINEAR AND CROSS-LINKED PH- RESPONSIVE POLYCARBO-, POLYPHOSPHO- AND POLYSULFOBETAINES. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
4Mb

Arabic Abstract

عملية البلمرة الحلقية باستخدام مونومرات موجبة I (N,N-diallyl-(diethylphosphonato)methylammonium chloride) و ثنائية الشحنة II (ethyl 3-(N,N-diallylammonio)methanephosphonate) في محلول مائي باستخدام الأمونيوم فوق كبريتات (APS) أو ثالثي بيوتيل هيدروبيروكسيد (TBHP) لإنتاج بوليمرات موجبة III (CPE) و بوليمر ثنائي الشحنة IV (PZ). التميؤ الحمضي ل III و IV أنتج مبلمر حمضي ثنائي الشحنة V (PZA)، الذي تحول تحت تعديل درجة الحموضة إلى ثنائي الشحنة\سالب الشحنة VI (ZAPE) و مبلمر ثنائي سالب الشحنة VII (DAPE) ذات خصائص مثيرة للاهتمام. وقد تم تحديد الثوابت القاعدية لبروتوناتيون النيتروجين في IV وII . تمت عملية البلمرة الحلقية للمونومرات I و II مع ثاني أكسيد الكبريت في ثنائى ميثيل سلفوكسايد باستخدام azoisobutyronitrile كبادئ للتفاعل لإعطاء ما يقابلها من بوليمرات (VIII [(i.e. poly(I-alt-SO2)] and IX [i.e., poly(II-alt-SO2)],). عملية التميؤ الحمضي لVIII و IX أنتج PZA X و ZAPE XI و DAPE XIIالتي وجد أن لها خصائص مثيرة للاهتمام. تم بناء مخططات جديدة من البولي إثيلين جلايكول- DAPE XII و البولي إثيلين جلايكول- DAPE VII باستخدام طريقة الأنظمة ثنائية الطور المائية (ATPSs) و التي يؤدي إلى استخدامها في تنقية الجزيئات الحيوية مثل البروتينات. عملية البلمرة بين ثاني أكسيد الكبريت و N,N-diallylammoniomethanesulfonate XIII أنتجت مبلمر ثنائي الشحنة (PZ) و الذي يمثل أول مثال على وجود مبلمر السلفوبيتين يحتوي على مجموعة ميثيل واحدة بين الشحنات المختلفة. تم تخليق مبلمرات متخصصة لمعالجة أيونات الرصاص والنحاس و الكادميوم و الزنك من المياه عن طريق عملية البلمرة الحلقية لثنائي أليل امينوثنائي حمض الفوسفونيك و ثنائي أليل ميثيل الفوسفونات و ثنائي أليل ميثيل الإيثانوات مع رباعي أليل البيبرازينيوم ثنائي الكلوريد. معالجة هذه المبلمرات باستخدام هيدروكسيد الصوديوم أدى إلى تحويلها إلى الشكل الأيوني السالب (CAPEs)، و تم تحديد المعايير الحرارية و الحركية لعملية الإمتصاص. النتائج أثبتت قدرة هذه المبلمرات قد يتم إستخدامها في معالجة المياه العادمة.

English Abstract

N,N-diallyl-(diethylphosphonato)methylammonium chloride I and ethyl 3-(N,N-diallylammonio)methanephosphonate II underwent cyclopolymerization to give a cationic polyelectrolyte (CPE) III and a polyzwitterion (PZ) IV, respectively. Both III and IV upon acidic hydrolysis afforded a pH-responsive polyzwitterionic acid (PZA) V: poly[3-(N,N-diallylammonio)methanephosphonic acid, which was converted to a zwitterionic/polyelectrolyte (ZAPE) VI and dianionic polyelectrolyte (DAPE) VII having interesting solution properties. The basicity constants for the protonation of nitrogen in II and IV have been determined. Monomers I and II underwent cocyclopolymerization with SO2 to give their corresponding alternating copolymers VIII [(i.e., poly(I-alt-SO2)] and IX [i.e., poly(II-alt-SO2)], respectively. The acidic hydrolysis of VIII or IX led to PZA X, ZAPE XI and DAPE XII. Phase diagrams of polyethylene glycol-DAPE VII and polyethylene glycol-DAPE XII aqueous two-phase systems (ATPSs) have been investigated, which may lead to their use in the purification of proteins. The alternating cocyclopolymer of zwitterionic N,N-diallylammoniomethanesulfonate XIII with SO2 gave a polyzwitterion XIV [i.e., poly(XIII-alt-SO2)] which represents the first example of a polysulfobetaine having a single methylene spacer separating the charge centers and showed very strong zwitterionic interactions. Novel cross-linked polyzwitterionic acids (CPZAs) were synthesized via cyclocopolymerization of diallylaminomethylphosphonic acid, diallylammonioethanoate and diallylaminomethyldiphosphonic acid in the presence of cross-linker 1,1,4,4-tetraallylpiperazinium dichloride. CPZAs, upon treatment with NaOH, were converted into cross-linked anionic polyelectrolytes (CAPEs) which were found to be very efficient in the removal of toxic Pb2+, Cu2+, Zn2+, and Cd2+ from aqueous solution both at high and low concentrations (200–1000 ppb range). Thermodynamic and kinetic parameters for the adsorption process were determined.



Item Type:Thesis (PhD)
Subjects:Chemistry
Chemical Engineering
Divisions:College Of Sciences > Chemistry Dept
Committee Advisor:ALI, S. A.
Committee Members: El Ali, B. M. and Isab, A. and Oweimreen, G. and Hussein, I. A.
ID Code:138872
Deposited By:AL-HAMOUZ OTHMAN CHARLES SADEQ (g200901870)
Deposited On:14 Jul 2013 15:55
Last Modified:24 Nov 2014 10:46

Repository Staff Only: item control page