Manganez oksit bazlı manyetik mikrokürelerin su ortamında boya giderim özelliklerinin incelenmesi
Investigation of dye removal properties of manganese oxide based magnetic microspheres in aqueous medium
Yazar: GÖKÇE ÇOLAK
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN ALİ TUNCEL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Tez çalışmasında sulu ortamdan Rodamin B (RhB) gideriminde kullanılmak üzere eş boyutlu ve gözenekli manyetik Mn5O8 (MagMn5O8) mikroküreler, polimerik kalıp materyali kullanılarak çok basamaklı solvotermal yöntemle sentezlenmiştir. MagMn5O8 mikrokürelerin, X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) ve Endüktif Eşleşmiş Plazma Optik Emisyon Spektrometresi (ICP-OES) ile atomik bileşenleri, BET analizi ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile morfolojik özellikleri, Titreşimli Örnek Manyetometresi (VSM) ile manyetik davranışı, X-Işını Difraksiyonu (XRD) ile kristal yapısı incelenmiştir. MagMn5O8 mikroküreler peroksimonosülfatın (PMS) aktivasyonunda katalizör olarak kullanılmıştır. PMS'in ürettiği reaktif oksijen türleri (ROT) ile RhB kimyasal bozunmaya uğrayarak zararsız bileşiklere dönüştürülmüş ve giderimi sağlanmıştır. Kesikli sistemde uygun ortam koşullarında katalizörün giderim reaksiyonunu hızlandırdığı ve kısa sürede RhB giderimini kantitatif verimle sağlayabildiği görülmüştür.  RhB derişimi azalması ROT kaynaklı reaksiyonlar  ile açıklanmıştır. Elektron Spin Rezonans (ESR) analizi sonucunda süper ince yarılma sabitleri 14,9 G olan 1:1:1 yoğunluğa sahip DMPO-1O2 ve 15,3 G olan 1:2:2:1 yoğunluğa sahip DMPO-OO- radikallerine  ait sinyaller elde edilmiştir. ESR analizi ve yapılan radikal yakalama deneyleri sonucunda MagMn5O8-PMS sisteminde üretilen 1O2 ve O2- radikallerin RhB'nin kimyasal bozunmaya uğramasına sebep olduğu anlaşılmıştır. Eşboyutlu ve gözenekli MagMn5O8 mikroküreler tekrar kullanılabilirlik özelliği ile sulu ortamdan bozunmaya dirençli RhB gideriminde başarıyla kullanılmıştır

Abstract:
In this study, monodisperse and porous MagMn5O8 microspheres were synthesized via a multi-step solvothermal method using  polymer mold material for removal of Rhodamine B (RhB) from aqueous solutions. The surface and bulk compositions of MagMn5O8 microspheres was analyzed using X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES), and their morphological properties were determined using BET analysis and Scanning Electron Microscopy (SEM). The magnetic characterization was done using Vibrating Sample Magnetometer (VSM), and their crystal structure was examined using X-Ray Diffraction (XRD). MagMn5O8 micropheres were used as a heterogeneous catalyst in the activation of peroxymonosulfate (PMS). The reactive oxygen species (ROS) produced by PMS reacted with RhB are responsible for the degradation of RhB in the aqueous medium. The decrease in RhB concentration was explained by ROS related reactions. The removal reaction was significantly accelerated by the heterogeneous catalyst and almost quantitative RhB removals were achieved in a short time. Electron Spin Resonance (ESR) analysis provided the signals indicating DMPO-1O2 radical with an intensity of 1:1:1 and AN of 14.9 G, and DMPO-OOH radical with an intensity of 1:2:2:1 and AN of 15.3 G. The ESR analysis and radical scavenging experiments showed that 1O2 and O2- radicals in MagMn5O8-PMS system are responsible for -chemical degradation of RhB. The monodisperse-porous MagMn5O8 microspheres was used as an efficient and reusable  heterogeneous catalyst for the degradation of a dye which was resistant to decomposition in the aqueous medium.