Arsenik ve selenyum ıyonlarının adsorpsiyonunda anyon değiştirici polimerik adsorbentlerin kullanımı
The use of anion exchange polymeric adsorbents in the adsorption of arsenic and selenium ions
Yazar: BERK KUTLU
Danışman: PROF. DR. CENGİZ KAVAKLI
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Arsenik = Arsenic ; Etilendiamin = Ethylenediamine ; Polistiren = Polystyrene ; Selenyum = Selenium

Özet:
Bu tez çalışmasında, anyon değiştirme özelliği olan N,N-dimetiletilendiamin molekülleri ile modifiye edilmiş polistiren (DMEDA-m-CMS), sulu sistemden As(V) ve Se(VI) iyonları için etkili bir adsorbent olarak incelenmiştir. Anyon değiştirci adsorbent malzemenin yapısal ve morfolojik özellikleri, Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) kullanılarak analiz edilmiştir. As(V) ve Se(VI) iyonlarının adsorpsiyonuna pH, temas süresi, başlangıç konsantrasyonu, girişim yapan iyonlar ve iyonik şiddetin etkileri kesikli adsorpsiyon deneyleri ile sistematik olarak incelenmiştir. As(V) ve Se(VI) iyonlarının DMEDA-m-CMS adsorbent üzerine adsopsiyonunun hızlı olduğu ve adsorpsiyon dengesine ulaşmak için 60 dakikanın gerekli olduğu tespit edilmiştir. As(V) ve Se(VI) iyonları için pH 4.00'ün optimum olduğu ve adsorbentin bu iyonları adsorplama özelliğinin çözelti pH'sından bağımsız olduğu gözlenmiştir. As(V) ve Se(VI) iyonları için elde edilen deneysel adsorpsiyon verilerinin, Langmuir izoterm modeli ile daha iyi uyumlu olduğu belirlenmiştir. As(V) ve Se(VI) iyonları için Langmuir izoterm verilerinden elde edilen maksimum adsorpsiyon kapasiteleri sırasıyla 114,93 ve 78,12 mg/g polimer olarak bulunmuştur. As(V) ve Se(VI) iyonları için elde edilen deneysel adsorpsiyon kinetik verileri, sözde ikinci derece modeli ile iyi uyum sağlamıştır. As ve Se(IV) adsorpsiyonunu,  NO3- ve Cl− gibi tek yüklü iyonların etkilemediği gözlenmiştir. Ancak, SO42- ve PO43- gibi çok yüklü iyonların adsorpsiyonu etkilediği gözlenmiştir. DMEDA-m-CMS adsorbenti, %95'in üzerinde bir desorpsiyon verimi ile %3 HNO3 kullanılarak etkili bir şekilde rejenere edilebilmiştir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlardan, DMEDA-m-CMS adsorbentinin As(V) ve Se(VI) iyonlarının sulu ortamdan uzaklaştırılması için uygulanabilir olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, polystyrene modified with N,N-dimethyleneethylenediamine molecules (DMEDA-m-CMS) with anion exchange properties was investigated as an effective adsorbent for As(V) and Se(VI) ions from the aqueous system. The structural and morphological properties of the anion exchange adsorbent material were analyzed using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The effects of pH, contact time, initial concentration, interfering ions and ionic strength on the adsorption of As(V) and Se(VI) ions were systematically investigated by batch adsorption experiments. It has been determined that the adsorption of As(V) and Se(VI) ions on DMEDA-m-CMS adsorbent is fast and 60 minutes is required to reach the adsorption equilibrium. It has been observed that pH 4.00 is optimum for As(V) and Se(VI) ions, and the adsorbent's ability to adsorb these ions is independent of the solution pH. It was determined that the experimental adsorption data obtained for As(V) and Se(VI) ions were in better agreement with the Langmuir isotherm model. The Maximum adsorption capacities from Langmuir isotherm data for As(V) and Se(VI) ions were found to be 114,93 and 78,12 mg/g polymer, respectively. The experimental adsorption kinetic data obtained for As(V) and Se(VI) ions were in good agreement with the pseudo-second order model. It was observed that mono-charged ions such as NO3- and Cl− did not affect the adsorption of As and Se(VI). However, highly charged ions such as SO42- and PO43- were observed to affect the adsorption. DMEDA-m-CMS adsorbent could be effectively regenerated using 3% HNO3, with a desorption efficiency of over 95%. From the results obtained in this study, it was determined that DMEDA-m-CMS adsorbent is applicable for the removal of As(V) and Se(VI) ions from the aqueous medium.