Tetrapirol türevlerinin kil minerallerine adsorpsiyonu
Adsorption of tetrapyrrole derivatives onto clay minerals
Yazar: ALTUĞ MERT SEVİM
Danışman: PROF. DR. AHMET GÜL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Kil mineralleri = Clay minerals ; Tetrapirol = Tetrapyrrol

Özet:
Bu çalışmada ilk olarak heterojen katalizör hazırlamak amacıyla sepiyolit ve bentonit kil mineralleri üzerine adsorplanacak tetrapirol türevi adsorbat molekülü olarak suda çok iyi çözünen katyonik [Oktakis (2-trimetilamonyumetiltiyo)porfirazinatokobalt]okta iyodür (QCoPz)`ün sentezi gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında anorganik evsahibi mineraller olarak sepiyolit ve bentonit üzerine sentezlenen katyonik QCoPz bileşiğinin adsorplanma mekanizmalarının, kinetiğinin ve termodinamiğinin incelenmesi hedeflenmiştir. Bu özellikleri açıklayabilmek ve yorumlayabilmek için orijinal sepiyolit ve bentonit numuneleri ile sistematik adsorpsiyon deneyleri yapılmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında ilk olarak adsorpsiyon üzerine sıcaklık, kıvamlandırma süresi, pH, adsorbat ve katı konsantrasyonu etkisi incelenerek optimum şartlar belirlenmiştir. 25 oC, 40 oC ve 60 oC süspansiyon sıcaklıklarında yapılan adsorpsiyon deneyleri sonucunda elde edilen verilerin, literatürde sıklıkla kullanılan farklı parametrelere sahip kinetik, izoterm ve termodinamik modellerle uyumluluğu araştırılarak adsorpsiyon proseslerinin serbest enerji, entropi ve entalpi değişim değerleri belirlenmiştir. Adsorpsiyon proseslerinin doğasının daha iyi anlaşılabilmesi ve adsorpsiyon mekanizmalarının açıklanabilmesi için desorpsiyon çalışmaları ve zeta potansiyel ölçümleri yapılarak elde edilen sonuçlar, FTIR spektroskopik teknikleri ve killerin süspansiyon ortamına saldığı iyon konsantrasyonlarının atomik absorbsiyon spektroskopisiyle belirlenmesiyle desteklenmiştir.

Abstract:
In the present study, firstly we have synthesized a water?soluble quaternary cobalt porphyrazine, namely [octakis (2-trimethylammoniumethylsulfanyl) porphyrazinato cobalt] octaiodide (QCoPz) as an adsorbate for preparing a novel heterogeneous catalyst by adsorption of QCoPz onto negatively charged clay minerals such as bentonite and sepiolite. In the second part of this work, the adsorption mechanisms, kinetics and thermodynamics of QCoPz onto sepiolite and bentonite were investigated. In order to explain and interpret these properties, batch adsorption experiments were performed using sepiolite and bentonite as adsorbents. The effect of conditioning time, solid concentration, pH, concentration and temperature on the adsorption of QCoPz on sepiolite and bentonite surfaces were studied systematically. After these experiments, the optimum conditions of both QCoPz/clay systems were determined. As a result of adsorption experiments that performed at 25 oC, 40 oC and 60 oC, it was found that adsorption densities of both systems were decreasing with increasing temperatures. The experimental data were analyzed by using several commonly used isotherm and kinetic models by using linear and non-linear regression methods. The data obtained from adsorption isotherms at different temperatures were fitted to various adsorption models to calculate thermodynamic quantities such as the free energy of adsorption, heat of adsorption and entropy of adsorption. In order to understand the nature of adsorption process and comment about their mechanics, desorption studies were conducted in distilled water and zeta potential measurements, FTIR spectroscopy and atomic spectrometry were used. It was found that the adsorption density of QCoPz on bentonite was higher than sepiolite.