Fe3O4@SiO2-NH@benzofenon manyetik nanoadsorbent ile uçucu organik bileşiklerin yarışmalı adsorpsiyonu
competitive adsorption of volatie organic compounds with Fe3O4@SiO2-NH@benzophenone magnetic nanoadsorbent
Yazar: ÇETİN GÜNGÖR
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET ŞAKİR ECE
Mardin Artuklu Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Benzen = Benzene ; Etilbenzen = Ethylbenzene ; Ksilen = Xylene ; Manyetik nanopartiküller = Magnetic nanoparticles ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Yüzey kaplama = Surface coating

Özet:
Uçucu organik bileşiklerin salınımı, insanların hayati endişelerinden biri haline gelmiştir. Çoğu toksik, mutajenik ve kanserojen olan benzen, ksilen ve etilbenzen, hava kirliliği için kritik bir faktör olarak kabul edilmekte ve eko-çevre ve insan sağlığına ciddi zararlar vermektedir. Uçucu organik bileşiklerin giderilmesinde kullanılan adsorpsiyon teknolojisi, maliyet etkinliği, basitlik ve düşük enerji tüketimi özellikleri sayesinde uçucu organik bileşiklerin giderilmesi için en umut verici strateji olarak kabul edilmektedir. Nanoteknolojik yöntemlerle olağanüstü fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip yeni nesil adsorbentler (nanoadsorbentler) geliştirilmektedir. Nanoadsorbentler içerisinde manyetik nanoadsorbentler çeşitli potansiyel uygulamalar için uygun özellikleri nedeniyle son zamanlarda yoğun olarak araştırılmaktadır. Bu çalışmada yeni nesil nanoadsorbentler olarak sırasıyla Fe3O4, Fe3O4@SiO2-NH2, Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON manyetik nanoadsorbentler üretilip benzen, ksilen ve etilbenzen gideriminde kullanıldı. Üretilen manyetik nanoadsorbentler, SEM-EDS, TEM, FTIR, XRD, VSM, TGA ve BET analizleriyle karekterize edildi. Fe3O4, Fe3O4@SiO2-NH2, Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON manyetik nanoadsorbentler, sırasıyla benzen, ksilen ve etilbenzen gideriminde adsorpsiyon kapasiteleri karşılaştırıldı. Adsorpsiyon kapasiteleri karşılaştırılmasında daha fazla verim elde edilen Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON manyetik nanoadsorbentler, gaz-fazı benzen, ksilen ve etilbenzenin tekli, ikili ve çoklu bileşenli adsorpsiyonunda, gaz-fazı benzen, ksilen ve etilbenzenin adsorpsiyon kinetiğinde, gaz-fazı benzen, ksilen ve etilbenzenin adsorpsiyon izotermlerinde, gaz-fazı benzen, ksilen ve etilbenzenin adsorpsiyon/desorpsiyon döngülerinde ve yeniden kullanım verimliliğinde kullanıldı. Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON manyetik nanoadsorbentler ile literatürde bildirilen diğer adsorbentler arasında adsorpsiyon kapasitelerinin karşılaştırıldı. Fe3O4, Fe3O4@SiO2-NH2, Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON manyetik nanoadsorbentlerin mezo gözenek apısına sahip olduğu, Tip IV fiziyorpsiyon ve Tip H3 histerezis döngü karekterde olduğu anlaşıldı. Karşılaştırmalı ve rekabetçi adsorpsiyon davranışının iyi anlaşılması için yapılan uygulamalarda, Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON manyetik nanoadsorbentlerin adsorpsiyon kapasitesi, hem tekli, hem ikili ve hem üçlü bileşenli sistemlerde ksilen > etilbenzen > benzen sırası şeklinde bulundu. Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON manyetik nanoadsorbentleri ile gaz-fazı benzen, ksilen ve etilbenzenin adsorpsiyon kinetiğinin çok basamaklı mekanizmalar tarafından yönetildiği anlaşıldı. Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON manyetik nanoadsorbentleri ile gaz-fazı benzen, ksilen ve etilbenzen adsorbatları arasında yeniden kullanım verimliliği yüksek kapasitede çıktı. Yapılan çalışma, Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON manyetik nanoadsorbentlerin adsorpsiyon davranışının, zararlı kirleticilerin giderimleri için umut verici olduğunu gösterdi.

Abstract:
The release of volatile organic compounds has become one of the vital concerns of humans. Benzene, xylene and ethylbenzene, most of which are toxic, mutagenic and carcinogenic, are considered a critical factor for air pollution and cause serious harm to the eco-environment and human health. Adsorption technology used in the removal of volatile organic compounds is considered the most promising strategy for the removal of volatile organic compounds, thanks to its cost-effectiveness, simplicity and low energy consumption. A new generation of adsorbents (nanoadsorbents) with extraordinary physical and chemical properties are being developed by nanotechnological methods. Among nanoadsorbents, magnetic nanoadsorbents have been intensively investigated recently due to their suitable properties for various potential applications. In this study, as new generation nanoadsorbents, Fe3O4, Fe3O4@SiO2-NH2, Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON magnetic nanoadsorbents were produced and used in benzene, xylene and ethylbenzene removal. The produced magnetic nanoadsorbents were characterized by SEM-EDS, TEM, FTIR, XRD, VSM, TGA and BET analyses. The adsorption capacities of Fe3O4, Fe3O4@SiO2-NH2, Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON magnetic nanoadsorbents were compared for benzene, xylene and ethylbenzene removal, respectively. Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON magnetic nanoadsorbents, which have more efficiency in the comparison of adsorption capacities, are used in single, dual and multicomponent adsorption of gas-phase benzene, xylene and ethylbenzene, in gas-phase benzene, xylene and ethylbenzene adsorption kinetics, in gas-phase benzene, gas-phase adsorption. xylene and ethylbenzene adsorption isotherms, gas-phase benzene, xylene and ethylbenzene adsorption/desorption cycles and reuse efficiency. The adsorption capacities of Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON magnetic nanoadsorbents and other adsorbents reported in the literature were compared. It was understood that Fe3O4, Fe3O4@SiO2-NH2, Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON magnetic nanoadsorbents have mesopore diameter, Type IV physisorption and Type H3 hysteresis loop character. In applications made to better understand the comparative and competitive adsorption behavior, the adsorption capacity of Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON magnetic nanoadsorbents was found in the order xylene > ethylbenzene > benzene in both single, binary and triple component systems. It was understood that the adsorption kinetics of Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON magnetic nanoadsorbents and gas-phase benzene, xylene and ethylbenzene are governed by multistep mechanisms. Between the Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON magnetic nanoadsorbents and the gas-phase benzene, xylene and ethylbenzene adsorbates, the reuse efficiency was high. The study showed that the adsorption behavior of Fe3O4@SiO2-NH@BENZOFENON magnetic nanoadsorbents is promising for the removal of harmful pollutants.