Sezyum ve stronsiyum adsorpsiyonunda ham ve organik modifiye edilmiş atapulgitin kullanılması
Use of attapulgite and modified organo-attapulgite for cesium and strontium adsorption
Yazar: AYSUN KILINCARSLAN KAYGUN
Danışman: PROF. DR. MERAL ERAL ; PROF. DR. SEMA ERENTÜRK
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Kimya = Chemistry ; Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering

Özet:
Bu doktora tez çalışmasında, ham atapulgit kilinin yapısında bulunan safsızlıklar; asit, ısıl ve ultrosonik temizleme yöntemleri kullanılarak giderilmiştir. Ham atapulgit, HDTMAB organik malzeme ile muamele edilerek organo-kil üretilmiştir. Elde edilen adsorbanların yapısal özellikleri XRF, XRD, SEM, BET yüzey alanı ve TGA gibi analizler ile karekterize edilmiştir. 
Adsorpsiyon denemeleri kesikli (batch) yöntemle gerçekleştirilmiştir. Farklı yöntemler ile hazırlanan atapulgit killeri ve organo-atapulgit?e sezyum ve stronsiyum adsorpsiyonuna, Cs ve Sr konsantrasyonunun, çözelti pH?sinin, süre ve sıcaklığın etkileri incelenmiştir. Ham atapulgit ve organo-atapulgit için optimum adsorpsiyon koşullarında maksimum adsorpsiyon verimi sırasıyla, sezyum için %80,0±2 ve %64,0±2; stronsiyum için  %69,0±1 ve %51,0±1 olarak bulunmuştur. Sorpsiyon verileri Langmuir, Freundlich ve Dubinin Radushkevic (D-R) İzoterm modellerine uygulanmıştır. Ham kil için Cs adsorpsiyonunun Freundlich izotermine organo-atapulgit için Cs adsorpsiyonunun Freundlic izotermine ve Sr adsorpsiyonunun Langmuir izotermine uyduğu görülmüştür. D-R izotermine göre hesaplanan E değerlerinin 8 kJ/mol?den küçük olması, ham ve organo-atapulgitte Cs ve Sr adsorpsiyonunun fiziksel karekterli olduğu görülmüştür. Cs ve Sr adsorpsiyonunun çeşitli sıcaklıklarda saptanan Kd değerlerinden ?So, ?Ho ve ?Go gibi termodinamik parametreler hesaplanmıştır. Ham kilde  Cs için ?So=41,42 J/mol.K, Sr için 58,31 J/mol.K ve organo-atapulgitte Cs için ?So=44,55, Sr için 47,67 J/mol.K olarak bulunmuştur. Ham kilde Cs için ?Ho = -4,57 kJ/mol, Sr için 1,91 kJ/mol, organo-kilde Cs için       ?Ho=-1,78 kJ/mol, Sr için 0,50 kJ/mol olarak bulunmuştur. Sezyum ve stronsiyumun, ham atapulgit ve organo-atapulgit tarafından adsorplanmasında ağır metal ve nadir toprak elementlerin etkisi incelenmiştir.  Bu elementlerin varlığının, sezyum ve stronsiyum adsorpsiyon verimini önemli ölçüde etkilediği görülmüştür.

Abstract:
In this doctoral thesis, impurities of raw attapulgite clay were removed by acid, heat and ultrasonic cleaning methods. Organo-clay was synthesized from raw attapulgite by treated an organic molecule namely HDTMAB. Structural features of synthesized organo-clays were characterized by XRF, XRD, SEM, BET surface area and TGA analysis.
	Adsorption experiments have been carried out in batch method. Cs and Sr adsorption on attapulgite clays which were prepared in various methods and Organo-attapulgite were investigated in terms of Cs and Sr concentrations, solution pH, contact time and temperature effects. The maximumadsorption efficiency of raw and organo attapulgite in optimum conditions were determined as  %80,0±2 and %64,0±2 for cesium; %69,0±1 and %51,0±1 for stronsium. Sorption data have been fitted to the isotherm models of Freundlich, Langmuir and Dubinin Radushkevic (D-R). It is determine that for raw clay, Cs adsorption fits Freundlich and for organo clay, Cs adsorption fits Freundlich whereas Sr adsorption fits Langmuir isotherms. . Since E value which is caltulated from D-R isotherm is smaller than 8 KJ/mol, it is concluded that Cs and Sr adsorptions on to raw and organo-attapulgite have physical character. Thermodynamic parameters such as ?So, ?Ho and ?Go were calculated from Kd values which were obtained in various temperatures. ?Sovaluesare calculated as 41,42J/mol.K for Cs adsorption on raw clay, as 58,31 J/mol.K for Sradsorptions on raw clay, as 44,55J/mol.K for Cs adsorption on organo-atapulgitteand as 47,67 J/mol.K for Sr adsorption on organo-atapulgitte. ?Ho values are calculated as -4,57 kJ/mol for Cs adsorption on row clay, as 1,91 kJ/mol for Sr adsorption on raw clay, as -1,78 kJ/mol for Cs adsorption on organo attapulgite and as 0,50 kJ/mol for Sr adsorption on organo attapulgite. The effect of heavy metals and rare earth elements in Cs and Sr adsorption on attapulgite and organo-attapulgite were examined. It is observed that existence of these elements effect in tremendously Cs and Sr adsorption efficiency.