Yarışmalı adsorplanan benzer yapıdaki organik maddelerin spektroskopik analizi ve kimyada adsorpsiyon modellemesi
Spectroscopic analysis of competitively adsorbed similar organic substances and adsorption modelling in chemistry
Yazar: DOĞAN DOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET HALUK TÜRKDEMİR
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Bölümü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Granüler aktif karbon = Granular activated carbon

Özet:
Benzer yapıdaki kimyasal maddelerin bir arada bulundukları ortamlarda fizikokimyasal davranışlarının incelenmesi ve yapısal özelliklerine bağlı yöntemlerle analizlerinin yapılması genellikle kimyanın temel sorunlarından birisini oluşturur. Çeşitli endüstriyel ortamlarda bir arada bulunmaları kaçınılmaz olan bazı aromatik aminlerin GAC yüzeyinde yarışmalı adsorpsiyonlarını ve spektroskopik yöntemlerle karışım içerisinde analizlenebilirliklerini göstermek, bu çalışmanın temel amacını oluşturmaktadır. Kimyasal bağ yapılarının benzerliği nedeniyle UV-VIS Spektrumları da büyük ölçüde benzer olan bu bileşiklerin türev spektroskopik yöntemlerle nicel analizi, kromatografik yöntemlerin alternatifi olarak düşünülmelidir. Çalışmanın ikincil amacı olarak, GAC üzerinde kesikli bir sistemde aromatik amin bileşiklerinin adsorpsiyonuna ve bu sırada birbirleriyle yarışmalarına, benzen halkasına bağlı fonksiyonel grupların türü (? OH ve ?NH2 ) ve halkadaki konumlarının etkisi sistematik olarak ortaya konmaya çalışılmıştır. Ayrıca, yarışmalı adsorpsiyon konusunun kimya eğitiminde daha iyi anlaşılması için renkli bir canlandırmanın hazırlanması, çalışmanın eğitimsel boyuttaki amacını oluşturmaktadır.Deneysel çalışmalarda, öncelikle temel karşılaştırma maddesi olarak ele alınan anilin ve diğer aromatik amin bileşiklerinin sulu çözeltilerindeki spektroskopik incelemeleri ve tek başlarına iken GAC üzerindeki adsorpsiyonları araştırılmıştır. Daha sonra, ikili karışımlarından spektroskopik olarak analizlenebilecekleri gösterilmiş ve adsorpsiyonları üzerindeki antagonistik etki sistematik olarak incelenmiştir. Adsorpsiyon çalışmaları mevcut modellere göre değerlendirilmiştir.Sonuçlar, anilin/aminofenol ve anilin/fenilendiamin ikili karışımlarında bulunan bileşenlerin, genellikle sıfırdan kesme türev spektroskopisi yöntemiyle iyi bir doğruluk ve kesinlikle analizlenebileceğini göstermiştir. İncelenen bileşenler için çalışılan derişim aralığı (% 0,3 g/V - % 0,8 g/V) olarak seçilmiş ve adsorban/çözleti oranı 1 g GAC/50 mL olarak belirlenmiştir. Çalışmalar, doğrudan sulu çözeltilerinde veya çözünürlüğü sağlamak için pH 1 deki asidik çözeltilerinde yapılmış ve sonuçlar karşılaştırmalı olarak sunulmuştur.

Abstract:
Investigation of physicochemical behaviours and analysis of similar structured organic compounds with techniques related to their structural properties from the media that they exist all together, make generally one of the basic problems of chemistry. To show their competitive adsorption on GAC surface and analysis with spectroscopic methods in mixtures of some of the aromatic amines which are unavoidably exist in various industrial media is the main intent of this study. The quantitative analysis of these compounds which have very similar UV-VIS spectra due to their similar chemical bond characteristics with derivative spectroscopic methods should be considered as an alternate to the chromatographic methods. As the secondary intent of the study, it was tried to put forward systematically the effects of types and position of functional groups (? OH and ?NH2) attached to the benzene ring on the competitive adsorption of aromatic amines on GAC in a batch system. Furthermore, preparing a colourful animation for the competitive adsorption issue to be better understood in chemical education constitues the educational intent of the study.In the experimental studies, primarily, spectroscopic investigations and individual adsorption of the main reference substance, aniline, and other aromatic amine compounds on GAC from their individual aqueous solutions were researched. Then, the spectroscopic analyzability of these compounds from their binary mixtures were shown and the antagonistic effect on their adsorption was systematically investigated. Adsorption studies were evaluated according to the well-known models.The results showed that the components that are present in anilin/aminophenol and anilin/phenylenediame binary mixtures can be analysed generally with zero-crossing derivative spectroscopy method with a good accuracy and precision. The worked concentration range for the investigated compounds was selected as 0,3 % - 0,8 % (w/v), and the adsorbat/solution ratio was determined as 1 g GAC/50 mL. The studies were made directly in their aqueous solutions or in their acidic solutions at pH 1 to obtain the solubility, and the results were presented comparatively.