Sodyum aljinat-karbon nanotüp adsorban küreler ile sudan bor giderimi
Boron removal from water with sodium alginate carbon nanotube adsorbent spheres
Yazar: KÜBRA MOD
Danışman: PROF. DR. NİLÜFER HİLMİOĞLU
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Borun sulu çözeltilerden adsorpsiyon ile uzaklaştırılması için sodyum aljinat-karbon nanotüp adsorban küreler kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan adsorban küreler sodyum aljinat çözeltisi içerisine karbon nanotüp ilave edilmesiyle hazırlanmıştır. %2'lik sodyum aljinat çözeltisi içerisine, adsorpsiyon verimine etkisini incelemek için 0,2 g, 0,5 g, 0,7 g ve 0,9 g olmak üzere farklı miktarlarda karbon nanotüp eklenmiştir. Adsorpsiyon veriminin incelenmesi için 200 mg/L, 600 mg/L ve 1000 mg/L olmak üzere farklı konsantrasyon değerleri ile deneyler yapılmıştır. Konsantrasyon ve adsorban miktarının çalışmaya etkisi incelenmiş ve artan konsantrasyon ve adsorban miktarı ile adsorpsiyon verimi artmıştır. 25. saatte adsorpsiyon veriminin en yüksek olduğu, 27. saatten sonra sabitlendiği görülmüştür. Değişkenler karşılaştırıldığında konsantrasyonun adsorban miktarı ve zamana göre adsorpsiyon verimine daha fazla etki ettiği görülmüştür. 1000 mg/L ve 4 g adsorban ile %24,40'lık adsorpsiyon verimine ulaşılmıştır. Ulaşılan en yüksek adsorpsiyon kapasitesi de 3,05 mg/g dır. Mevcut değerler ile izoterm ve kinetik modeller çalışılmıştır. Çalışma için kinetik modelin Yalancı Birinci Derece, izotermin ise Freundlich izoterminin uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Sodyum aljinat-karbon nanotüp kürelerin karakterizasyonu için FTIR, TGA, SEM ve XRD sonuçları incelenmiştir. Optimum şartlar ve değişkenlerin çalışma üzerine etkisinin incelenmesi için farklı değerlerdeki konsantrasyon (200 mg/L, 600 mg/L ve 1000 mg/L), adsorban miktarı (2 g, 3 g ve 4 g) ve farklı zamanlarda alınan numuneler (1., 4., ve 7., saat) ile yanıt yüzey yöntemi kullanılmıştır. Yanıt yüzey yöntemi, 19. saatte, 8 g adsorban ve 1000 mg/L konsantrasyon ile %25,7499 optimum adsorpsiyon verimini vermektedir. Yanıt yüzey yönteminin sonucuna göre konsantrasyonun çalışma içerisindeki en önemli değişken olduğu söylenebilmektedir.

Abstract:
Sodium alginate-carbon nanotube adsorbent spheres were used for the removal of boron from aqueous solutions by adsorption. The adsorbent spheres used in the study were prepared by adding carbon nanotubes into sodium alginate solution. Different amounts of carbon nanotubes 0.2 g, 0.5 g, 0.7 g and 0,9 were added to 2% sodium alginate solution to examine the effect on adsorption efficiency. Different concentration values of 200 mg/L, 600 mg/L and 1000 mg/L were used to examine the adsorption efficiency. The effect of concentration and adsorbent amount was investigated and adsorption efficiency increased with increasing concentration and adsorbent amount. At 25th hour, the adsorption efficiency was found to be the highest and stabilized after 27th hour. When the variables were compared, it was observed that concentration had more effect on adsorption efficiency than adsorbent amount and time. With 1000 mg/L and 4 g adsorbent, 24.40% adsorption efficiency was achieved. The highest adsorption capacity reached was 3.05 mg/g. Isotherm and kinetic models were studied with the available values. It was concluded that the kinetic model was Pseudo First Order and the isotherm was Freundlich isotherm. FTIR, TGA, SEM and XRD results were studied for the characterization of sodium alginate-carbon nanotube spheres. The response surface method was used with different values of concentration (200 mg/L, 600 mg/L, and 1000 mg/L), amount of adsorbent (2g, 3g, and 4g), and samples taken at different times (1st, 4th, and 7th hour) to investigate the effect of optimum conditions and variables on the study. The response surface method gives an optimum adsorption efficiency of 25.7499% at the 19th hour with 8 g adsorbent and 1000 mg/L concentration. According to the result of the response surface method, it can be said that the concentration is the most important variable in the study.