PET (Polyethylene terephthalate) malzemesinin Sr ve Ce radyonüklitlerinin sulu çözeltilerden uzaklaştırılmasında kullanımının incelenmesi
Investigation of the use of PET (Polyethylene terephthalate) material for the removal of Sr and Ce radionuclides from aqueous solutions
Yazar: YUNUS TAŞCI
Danışman: DOÇ. DR. ŞENOL SERT
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Plastik atıklar = Plastic wastes ; Polietilen tereftalat = Polyethylene terephthalate ; Seryum = Cerium ; Stronsiyum = Strontium

Özet:
Bu çalışmada, PET atıkların değerlendirilmesi amacı ile adsorban malzeme hazırlanması, karakterizasyonu ve bu malzemeyi kullanarak adsorpsiyon yolu ile Ce (III) ve Sr (II) radyonüklitlerin sulu çözeltilerden uzaklaştırılması incelenmiştir.

Öncelikle doğrudan PET kullanılarak ve sonrasında da Fenol ile modifikasyon gerçekleştirilerek adsorpsiyon çalışmaları yürütülmüştür. Modifiye edilen PET adsorbanı (Fenol-PET); FT-IR, TGA ve SEM kullanılarak karakterize edilmiştir. Metal alım denemeleri kesikli yöntem ile gerçekleştirilmiş, etki eden başlangıç pH değeri, başlangıç derişimi, çalkalama süresi ve sıcaklık faktörleri incelenmiştir.

PET kullanılarak yapılan sorpsiyon denemelerinde maksimum alım Ce (III) için pH 5 ve 6'da, Sr (II) içinse 7 ve 9 aralığında gerçekleşmektedir. Fenol-PET kullanılarak gerçekleştirilen denemelerde ise Sr (II) için pH 9'da alım en yüksek değerdedir. Başlangıç derişimi denemelerinde, PET adsorbanı ile Ce (III) için 20 mg/L ve Sr (II) için ise 25 mg/L değerinde bir doyuma ulaşıldığı gözlemlenmiştir. Fenol-PET kullanılarak Sr (II) denemelerinde ise 50-75 mg/L aralığında doyuma ulaşılmıştır. PET kullanılan denemelerde dengeye gelme süresi Ce (III) için 20 dakika, Sr (II) için ise 15 dakika çalkalama süresinde gerçekleşmiş olup, Fenol-PET ile Sr (II) alımında ilk 3 dakikada en yüksek metal alımı gözlemlenmiştir. Sıcaklık etkisinin incelendiği tüm denemelerde ayırt edici bir etki gözlemlenmemiştir.

PET ve Fenol-PET kullanılarak Ce (III) ve Sr (II) adsorpsiyonlarına ait izoterm verilerine göre tümünün Langmuir izotermine uygunluk gösterdiği ve D-R verilerine göre de tüm proseslerin iyon değişimi olarak tanımlanabileceği bulunmuştur.

Bu çalışmada, çevresel olarak giderek büyük bir sorun haline gelen plastiklerin en önemli çeşitlerinden biri olan PET atıkların yeni bir alanda kullanılarak değerlendirilmesi ve ekonomik olarak kıymetlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, nükleer kazalar veya nükleer atıkların işlenmesi sırasında sulu çözeltilerde bulunabilecek radyotoksik bazı elementlerin giderilmesinde PET atıklarının adsorban olarak kullanımı incelenmiştir.

Abstract:
In this study, the preparation and characterization of adsorbent material and the removal of Ce (III) and Sr (II) radionuclides from aqueous solutions by adsorption using this adsorbent material to investigate PET wastes.

Adsorption studies were carried out by using simple PET and then by modifying with Phenol. The modified PET adsorbent (Phenol-PET) was characterized using FT-IR, TGA and SEM. Metal uptake experiments were carried out by batch method and the effecting initial pH value, initial concentration, shaking time and temperature factors were investigated.

In sorption experiments using PET; for Ce (III) the maximum uptake occurs at pH 5 and 6 while for Sr (II) is between 7 and 9. In the experiments carried out using Phenol-PET, the uptake is highest for Sr (II) at pH 9. In the initial concentration studies, it was observed that saturation of 20 mg/L for Ce (III) and 25 mg/L for Sr (II) was reached with PET adsorbent. Experiments of Sr (II) sorption with Phenol-PET adsorbent showed that saturation was achieved in the range of 50-75 mg/L. In the experiments using PET, the time to reach equilibrium was 20 minutes for Ce (III) and 15 minutes for Sr (II) while the highest metal uptake was observed in the first 3 minutes of Sr (II) uptake with Phenol-PET. No significant effect was observed during the studies in which the effect of temperature was examined.

According to the isotherm data of Ce (III) and Sr (II) adsorption using PET and Phenol-PET, all of them were found to be compatible with the Langmuir isotherm and according to the D-R data, all processes could be defined as ion exchange.

In this study main objective is aimed to evaluate PET waste -one of the most important types of plastics which have become a major environmental problem- by using it in a new area and to evaluate it economically. For this purpose, the use of PET waste as an adsorbent in the removal of some radiotoxic elements that may be present in aqueous solutions during nuclear accidents or the processing of nuclear wastes has been investigated.