Perlit ve mangan oksit modifiye edilmiş perlit adsorbentleri kullanılarak sulu çözeltiden Sb(III) iyonlarının uzaklaştırılması işleminin fizikokimyasal parmetrelerinin incelenmesi
Antimony (III) adsorption from aqueous solution using raw perlite and Mn-modified perlite: Equilibrium, thermodynamic and kinetic studies
Yazar: GÜNGÖR ŞAHİNOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. AHMET SARI
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Adsorbentler = Adsorbents ; Adsorplama özellikleri = Adsorbtive properties ; Adsorpsiyon = Adsorption ; Adsorpsiyon kinetiği = Adsorption kinetic ; Antimon = Antimony ; Kinetik = Kinetics ; Manganez oksit = Manganese oxide ; Modifiye = Modified ; Perlit = Perlite ; Termodinamik parametreler = Thermodynamic parameters

Özet:
Bu çalışmada, sulu çözeltiden Sb(III)?ün uzaklaştırılmasına yönelik genişletilmiş perlit (GP) ve mangan oksit ile modifiye edilmiş GP (Mn-MGP)?in adsorpsiyon potansiyeli ele alınmıştır. Çözeltinin pH?sı, adsorbent konsantrasyonu, çalkalama süresi ve çözelti sıcaklığının Sb(III) adsorpsiyonunun verimi üzerindeki etkisi batch metodu kullanılarak incelendi. 1g GP?ye 0,18g mangan oksit yüklenmesi sonucunda GP?nin yüzey alanında 1,6 katlık bir artış görülmüştür. Sb(III) iyonu içeren saf GP ve Mn-MGP numuneleri, adsorpsiyon sürecinin öncesinde ve sonrasında FT-IR ve SEM analiz karakterize edilmiştir. GP ve Mn-MGP?nin tek tabaka adsorpsiyon kapasitesi pH 4?te 54,4 ve 76,5 mg g-1 olarak bulunmuştur. D?R izoterm modelinden elde edilen ortalama adsorpsiyon enerjisi (6,3 kJ mol-1) Sb(III) iyonlarının Mn-MGP üzerindeki adsorpsiyon işleminin fiziksel olarak gerçekleştiğini göstermiştir. Ardışık olarak on kez tekrarlanan adsorpsiyon/desorpsiyon işleminden sonra Mn-MGP?nin Sb(III) tutma kapasitesinde %5 oranında desorpsiyon kapasitesinde ise %7 oranında bir azalmanın olduğu belirlenmiştir. Hesaplanan termodinamik parametreler (?G°, ?H° ve ?S°) çalışılan sıcaklık şartlarında söz konusu adsorpsiyon işleminin uygulanabilir, kendiliğinden gerçekleşebilir ve ekzotermik bir karaktere sahip olduğunu göstermiştir. Yapılan Kinetik çalışmalarda Mn-MGP üzerindeki Sb(III) adsorpsiyonunun yalancı ikinci dereceden kinetik modeli iyi bir biçimde takip ettiğini göstermiştir. Ayrıca arttırılmış yüzey alanı, yüksek adsorpsiyon kapasitesi, kolay hazırlanabilirliği, düşük maliyeti ve yeniden hazırlanabilir olma özelliğinden dolayı Sb(III)?ün sulu çözeltilerden uzaklaştırılması işleminde Mn-MGP?nin etkili bir adsorbent olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.
Anahtar sözcükler: Mn-MGP, GP, Antimon (Sb(III)), Antimon, Adsorpsiyon, Denge, Termodinamik, Kinetik

Abstract:
In this study, the adsorption potential of expanded perlite (EP) and manganese oxides-modified EP (Mn-MEP) for the removal of Sb(III) from aqueous solution were investigated. The influence of solution pH, adsorbent concentration, contact time and temperature on the Sb(III) adsorption were studied using batch method. Modification of the surface of EP with 0.18 g of manganese oxide per gram EP showed an increase of 1.6-fold in its surface area. The raw EP and Mn-MEP samples with Sb(III) ions were characterized before and after adsorption process using FT-IR and SEM analysis techniques. The monolayer adsorption capacity of EP and Mn-MEP for Sb(III) was found to be 54.4 and 76.5 mg g-1 at pH 4, respectively. The mean adsorption energy (6.3 kJ mol-1) calculated from the D?R model indicated that the adsorption of Sb(III) onto Mn-MEP was physically carried out. After ten times of adsorption/desorption cycles, the reusability of Mn-MEP decreased as slightly as 5% for adsorption and 7% for desorption. The calculated thermodynamic parameters (?G°, ?H° and ?S°) showed that the adsorption was feasible, spontaneous and exothermic. The kinetic parameters revealed that the adsorption of Sb(III) onto Mn-MEP followed well the pseudo-second order kinetic model. In addition, from a practical viewpoint, Mn-MEP is promising adsorbent for the removal of Sb(III) from aqueous solutions since it has large surface area, high adsorption capacity, and easy availability, low-cost and good reusability performance.
Keywords: Mn-modified expanded perlite, Antimony, Adsorption, Equilibrium, Thermodynamics, Kinetics