"SYNTHESIS AND APPLICATION OF CYCLOPOLYMERS CONTAINING CHELATING MOTIFS OF B-AMINOETHYLIMINODIACETIC ACID”

"SYNTHESIS AND APPLICATION OF CYCLOPOLYMERS CONTAINING CHELATING MOTIFS OF B-AMINOETHYLIMINODIACETIC ACID”. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Dahdooh Msc thesis eprint.pdf - Published Version
Restricted to Repository staff only until 10 January 2022.

Download (2MB)

Arabic Abstract

تم تحضير مونمر1 جديد من املاح ثنائي اليل امين يحتوي على مجموعة تسمى بيتا امينو ايثيل اميدو ثنائي حمض الكربوكسيل.بعد ذلك تم تصنيع مبلمر جديد 2 بناتج ممتاز من هذا المونمر باستخدام تقنية بلمرة الجذور الحرة باستخدام حفاز يحمل مجموعة الازو في تركيبه ، حسب بروتوكول بتلر للبلمرة. دراسة الخواص الفيزيائية لهذا المبلمر أثبتت انه من المبلمرات الذ كية القابلة للتكيف حسب طبيعة الظروف المحيطة.حيث وجد مبلمر2 غير ذائب بالماء النقي ،لانه متعادل كهربيا من حيث تساوي عدد المجموعات التي تحمل شحنات متعاكسة ،ولكن عند اضافة املاح مثل ملح كلوريد الصوديوم للماء اصبح المبلمر ذائب بشكل كامل عند تجاوز تركيز 0.344 مولار. من ناحية اخرى عند دراسة ذوبانية مبلمر2 تحت درجات حموضة مختلفة وجد أن المبلمريكون ذائب خارج المدي3.92- 1.5. بحيث تكون الهيمنة للشحنات الموجبةعند درجة حموضة اقل من 1.5،بينما تكون الشحنات السالبة مهيمنة على سلاسل المبلمر عندما تكون درجة الحموضة اعلى من 3.92 ، وكذلك اثبت أن المبلمر يكون تماما متعادل كهربيا عند درجة حموضة3.9 .هذه الخواص تجعل من مبلمر2 متكيف و ذكي، لانه من الممكن التحكم بسلوك المبلمر عن طريق التحكم في بيئته المحيطة. من حيث التطبيقات ،وجد ان مبلمر 2 له كفاءة عالية في منع تكون الكلس اثناء تنقية المياه نتيجة لزيادة تركيز الاملاح في مراحل التنقية،حيث اعطى كفاءة في منع ترسب الكلس من محلوله المشبع تصل 100% عند تركيز 2.5 جزء من مليون لمدة نصف ساعة.ايضا مبلمر 2 منع تآكل الحديد في وسط حمضي بكفاءة مبهرة تصل الى99% عند تركيز 20 جزء من مليون بوجود كمية قليلة من ملح ايوديد البوتاسيوم لمدة ست ساعات عند درجة حرارة 60. بعد ذلك تم تصنيع اثنين من المبلمرات المتناوبة عن طريق تفاعل المونمر الجديد 1 بشكل منفصل مع حمض الماليك لينتج مبلمر 3 و مع الكبريت ثنائي الاكسجين لينتج مبلمر4 .باستخدام حفازات مختلفة .كل من المبلمرات الجديدة المتناوبة 3 و 4 لم تذوب في الماء النقي ولكن عند اضافة املاح اعطت ذوبانية لهذه المبلمرات الجديدة في الماء. عند دراسة ذوبانية مبلمر3 تحت درجات حموضة مختلفة وجد ان المبلمريكون ذائب خارج المدي1.5-3.35،بينما مبلمر4 يكون ذائب خارج المدي0.81-4.46. ووجد ايضا عند درجة حموضة 2.4 يكون كل من المبلمرين متعادل كهربيا بشكل كامل،حيث عدد الشحنات السالبة يساوي تماما الشحنات الموجبة .من حيث التطبيقات كلاهما كان ممتاز في منع تكون الكلس أثناء عملية معالجة الماء وتنقيته من الاملاح وبكفاءة مرتفعة حيث اعطى مبلمر 3 كفائة في منع ترسب الكلس من محلوله المشبع تصل ل 100% لمدة 30 ساعة عند تركيز 5 جزء من مليون،بينما مبلمر4 اعطى كفاءة تصل ل 99% لمدة 370 دقيقة عند تركيز 20جزء من مليون. ايضا تم اختبارهم في تثبيط تاكل الحديد في الوسط الحمضي، كلاهما كان له تأثير قوي وفعال وبكفاءة مذهلة. مبلمر 3 منع تآكل الحديد في وسط حمضي بكفاءة مبهرة تصل الى 98% عند تركيز20 جزء من مليون بوجود كمية قليلة من ايوديد البوتاسيوم لمدة24 ساعةعند درجة حرارة 60، بينما مبلمر 4 منع تآكل الحديد في وسط حمضي بكفاءة رائعة تصل الى2 9% عند تركيز 50جزء من مليون لمدة24 ساعةعند درجة حرارة 60. .

English Abstract

Monomer (I) upon free radical cyclopolymerization using azo initiators gave a unique pH-responsive poly(bis-zwitterion), whereby each repeating unit is embedded with the chelating motifs of N-(2-aminoethyl)iminodiacetic acid (AEIDA) in its bis-zwitterionic form (II) in high yield. Solution properties and full characterization of this new polybiszwitterionic PBZ (II), alongside some of its prospective application, were extensively studied. Electrically neutral polybiszwitterionic (II) was found to be water-insoluble. However, salts like NaCl imparted water-solubility. The polymer was insoluble inside a pH window of 1.5-3.92 owing to the equilibration of pH-responsive (II) to charge-imbalanced polymer chain with a point of zero charge at pH 3.82. Such impressive solution properties make polymer(II) smart adaptive. The ‘apparent’ pKas of the two acidic NH+ centers were determined to be 5.89 and 10.57. Polybiszwitterionic PBZ (II) was found to be an effective antiscalant and mild steel corrosion inhibitor. As antiscalant, a concentration of 2.5 ppm prevented the formation scale CaSO4(s) for more than 30 min from its supersaturated solution. while a concentration of 20 ppm with the help of potassium iodide KI imparted 99% of mild steel corrosion in 1M HCl for 6h at 60 degrees. Moreover, monomer (I) underwent separate copolymerization with Maleic acid using APS initiator to afford a new copolymer (III) and with SO2 to generate pure alternate copolymers (IV) using AIBN as initiator. Applications and solution properties were extensively investigated. Both copolymers were water-insoluble but adding salts such NaCl imparted solubility. In addition, the point of zero charge was found to be at pH 2.5 for both copolymers. The copolymer (III) and (IV) were soluble outside pH windows 1.49-3.35 and 0.81-4.46 respectively. The copolymer (III)was found to be a powerful antiscalant at 5 ppm avoided the formation of CaSO4 for 30h from its supersaturated solution. Besides, it was an impressive corrosion inhibitor with 98.5% inhibition ability at 20 ppm concentration with help of 200ppm KI for 24h in 1M HCl at 60degrees.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Chemistry
Research > Corrosion
Department: College Of Sciences > Chemistry Dept
Committee Advisor: Ali, S. A.
Committee Members: Ullah, Nissar and Mazumder, Mohammad Abu Jafar
Depositing User: MOHAMMED ALDAHDOOH (g201803280)
Date Deposited: 10 Jan 2021 12:14
Last Modified: 10 Jan 2021 12:14
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141804