Kongo kırmızısının asitle aktifleştirilmiş ve katyon değiştirilmiş bentonitlerde tutunma olayının çeşitli yüzey analitik tekniklerle incelenmesi
An investigation of adsorption phenomenon congo red of at acid-activated and cation ?exchanged bentonites using various surface analytical techniques
Yazar: SERKAN ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. BEYTULLAH AFŞİN
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Bölümü / Fizikokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Adsorpsiyon kinetiği = Adsorption kinetic ; Kinetik = Kinetics ; Termodinamik = Thermodynamics ; pH denetimi = pH control

Özet:
Kongo kırmızısı (KK) ile etkileştirilen Co2+-, Cu2+-, Ni2+-, H+-bentonitlerin IR spektrumlarında boyar maddeye ait belirleyici N-H, C-H gerilme ve eğilme titreşimleri ve parmak izi bölgesinde aromatik halkaya ait C=C pikleri gözlendi. H+-bentonitin KK ile etkileştirilmesi sonucu d uzaklığı 12,98 ?'a çıktı ki bu sonuç KK molekülün yapıya katılması ile açıklanabilir. Ham bentonitin iç tabaka katyonlarının Na+ iyonuyla yer değiştirmesi d uzaklığını 14,24 ?'den 12,98 ?'a düşürdü. Ca2+-, Co2+-, Ni2+-bentonitlerin d uzaklıkları ise ham bentonitinkine göre artarak sırasıyla 15,11, 14,34, ve 15,12 ?'e çıkmıştır. Cu2+-bentonitinin d uzaklığı ise az da olsa daralarak 12,54 ?'a gerilemiştir. H+-, Cu2+-, Co2+-, ve Ni2+-bentonitlerin KK ile etkileştirilmesi sonucu d uzaklıkları saf hallerindeki değerlere göre artarken Ca2+ ve Na+-bentonitlerin d uzaklıkları ise aynı etkileşmenin ardından azalmıştır. H+-, Ca2+-, Na+-, Cu2+-, Co2+-, ve Ni2+-bentonitlerin süspansiyonuna tuz ilave edildiğinde elektrostatik itmenin perdelenmesi sebebiyle iç kesitler birbirine yaklaşmıştır. H+-bentonite tutunan KK miktarı pH artışıyla KK ile kil arasında elektrostatik itmeden dolayı azalmıştır. KK/H-bentonit eğrisi S türü, KK/Ca2+-, KK/Co2+-, KK/Ni2+-bentonit eğrileri I türü ve KK/Na+ -, KK/Cu2+-bentonit eğrileri ise V türü eş-sıcaklık eğrisine uymaktadır.Co2+-, Cu2+-, Ca2+-bentonitlere tutunmada yalancı ikinci derece kinetiği izlenmektedir. H+- ve Ni2+?bentonit numunelerine ise tanecikler arası yayılma kinetiğine uygun bir tutunma söz konusudur. H+-, Ca2+-, Na+-, Cu2+-, Co2+-, ve Ni2+-bentonitlerine KK tutunma denge sabiti (Kd) artan sıcaklıkla azalmıştır ve elde edilen eksi ?Go değerleri istemli bir tutunmayı göstermektedir. Eksi işaretli ve küçük ?Ho değerleri sırasıyla artan sıcaklıkla tutunan madde miktarının azalmasını ve kimyasaldan çok fiziksel tutunmayı belirtmektedir. Aktifleştirilmiş bentonitlerin yüzey alanlarında ham bentonitinkine göre asit konsantrasyonuyla bariz biçimde bir artış söz konusudur. H+-> Cu2+-> Ca2+-> Co2+-> Ni2+- ve Na+-bentonit yüzey alan artışı sırası izlenmiştir ve bu yüzeyler KK ile muamele edildiğinde yüzey alanları boyar maddenin kil yüzeyindeki gözeneklere tutunmasından dolayı azalmıştır.Anahtar Kelimeler: H-, Ca-, Na-, Cu-, Co-, ve Ni-bentonit, Kongo Kırmızısı, Tutunma, Termal Analiz, XRD ve FTIR Teknikleri.

Abstract:
In the spectra of Co2+-, Cu2+-, Ni2+-, H+-bentonites interacted with CR, the characteristic N-H, C-H streching and bending vibrations of the dye compound were observed as well as the aromatic C=C peaks in the fingerprint region. The insertion of CR into H+-bentonite increased the d distance to 12,98 Å. The exchange of Na+ with the interlayer cations of bentonite reduced the d distance from 14,24 to 12,98 Å. However, the basal distances of Ca2+-, Co2+, Ni2+-bentonites increased comparing to that of raw bentonite to 15,11, 14,34, 15,22 Å, respectively whereas that of Cu2+-bentonite decreased to 12,54 Å. Immediately after the interaction with CR, the d values of H+-, Cu2+-, Co2+- and Ni2+-bentonites increased whereas those Ca2+-, and Na+-bentonites decreased referring to those of untreated bentonites. The electrostatic repulsion between the clay platelets was shielded by the salt species added into the suspensions of these modified bentonites which resulted in closer inner cross-sections. The amount of CR retained by H+-bentonite decreased with the pH increase due to this effect.CR/H+-bentonite curve, CR/Ca2+-, Co2+-, Ni2+-bentonite curves and CR/Na+-, Cu2+-bentonite curves resembled the types S-, I- and V-isotherms, respectively. Pseudo-second order kinetics was followed in the duration of the adsorption of CR onto Co2+-, Cu2+- and Ca2+-bentonites, whereas, interparticle dispersion kinetics was prominent during the adsorption on H+- and Ni2+-bentonites. The Kd constants of CR on H+-, Ca2+-, Na+-, Cu2+-, Co2+- and Ni2+- bentonites decreased with temperature and the negative ?G ? values indicated that the adsorption was thermodynamically favoured. The negative and small ?H ? values illustrated, respectively that the amount of the dye adsorbed decresaed with the temperature and physical adsorption route rather than chemical was followed. The surface area increase of the activated bentonites comparing with the raw bentonites was significant with the acid concentration. The surface areas were in the sequence of H+- > Cu2+- > Ca2+- > Co2+- > Ni2+ and Na+-bentonite. When these surfaces were treated with CR, the surface areas became even less which may be explained by the pores blocked by the dye species.Key Words: H-, Ca-, Na-, Cu-, Co-, and Ni-bentonite, Congo Red, Adsorption, Thermal Analysis, XRD and FTIR Techniques