Versatiliti hidrogel kanji tiourea menggunakan teknik pempolimeran gelombang mikro sebagai penjerap nyah logam dan pewarna

Abstract

Siri hidrogel berasaskan kanji serta penggabungannya dengan kumpulan bis tiourea telah berjaya dihasilkan dengan menggunakan teknik pempolimeran gelombang mikro yang dilabel sebagai SMO iaitu hidrogel kawalan. Manakala, hidrogel dengan penggabungan kumpulan tiourea A dan B dilabelkan sebagai SMA dan SMB. Kemudian, hidrogel tersebut telah digunakan sebagai penjerap dalam menyah ion logam berat Hg2+ dan pewarna metilena biru (MB). Analisis kajian jerapan telah mengenalpasti keupayaan jerapan, qe yang menunjukkan peningkatan perlahan pada 60 minit pertama dan beransur-ansur sehingga mencapai keseimbangan jerapan selepas empat jam. Perbezaan qe terhadap ketiga-tiga hidrogel juga turut dikaji berdasarkan perubahan serapan pada panjang gelombang maksima yang dikenalpasti melalui instrumen tampak ultra lembayung (UV-Vis). Oleh demikian, kesan daripada penggabungan kumpulan tiourea menjelaskan peningkatan qe bagi hidrogel SMA dan SMB terhadap ion logam Hg2+ masing-masing direkodkan sebanyak 0.330 mg/g dan 0.285 mg/g berbanding hidrogel SMO sebanyak 0.208 mg/g. Malahan, nilai qe terhadap pewarna MB juga dicatatkan meningkat bagi hidrogel SMA dan SMB masing-masing iaitu sebanyak 0.487 mg/g dan 0.425 mg/g. Nilai ini berbeza bagi hidrogel SMO terhadap MB dengan nilai 0.344 mg/g. Kajian juga mendapati data eksperimen jerapan bagi menentukan model kinetik dan mekanisme jerapan terhadap ion logam Hg2+ dan pewarna MB ini adalah bersesuaian dengan persamaan pseudo kedua dan model isoterma Freundlich. Tindak balas pempolimeran hidrogel ini telah dikenalpasti melalui getaran serapan inframerah (IR) di mana kehadiran ikatan baru iaitu ikatan ester COOC sekitar 1630 cm-1. Hal ini adalah disebabkan proses cangkukan taut silang hasil tindak balas bahan tautsilang epiklorohidrin terhadap kumpulan hidroksil kanji dan kumpulan bis tiourea. Kesan penggabungan tiourea ini turut dipantau melalui kalorimeter imbasan pembezaan (DSC) di mana, nilai Tg hidrogel kanji-tiourea bagi sampel SMA dan SMB ialah 106 °C dan 112 °C. Nilai Tg ini didapati sedikit tinggi berbanding sampel kawalan dan bersepadanan dengan ulasan kajian yang dilaporkan. Kesan penggabungan kumpulan tiourea ke dalam matriks hidrogel turut dikaji melalui perbezaan suhu penguraian analisis lengkuk termogravimetri (TG). Termogram TG pula menunjukkan hidrogel kanji-tiourea SMA dan SMB adalah lebih stabil terhadap rintangan haba sekaligus menyokong bahawa kestabilan terma hidrogel meningkat selepas kumpulan tiourea digabungkan ke dalam sistem hidrogel disebabkan percambahan bilangan rantai bagi tujuan penguraian. Analisis selanjutnya dikenalpasti melalui morfologi hidrogel yang dibuktikan melalui mikroskop pengimbasan elektron (SEM) di mana hasil kajian mendapati struktur lazim bagi kebanyakan hidrogel menunjukkan jaringan tiga dimensi dengan liang dan sekaligus menunjukkan kesan tautsilang yang terbentuk.