Manyetize yanmamış kömür/polianilin kompositi ile vanadyum ve sülfatın atıksudan giderimi
Removal of vanadium and sulphate from wastewater using magnetized unburnt coal polyaniline
Yazar: GEORGE WILLIAM KAJJUMBA
Danışman: DOÇ. DR. SERDAR AYDIN ; DOÇ. DR. SERKAN EMİK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Dünyada çevre dostu kaynaklara yatırım yapıldığından enerji üretimi için kömür kullanımının azalması beklenmektedir. Bununla birlikte, dünyada kullanılması gereken milyarlarca ton kömür bulunmaktadır. En iyi alternatiflerden biri de atıksu arıtımında kömürün adsorban olarak kullanılmasıdır. Bu çalışmada, adsorban olarak kullanılabilecek polianilin ile modifiye edilmiş manyetik yanmamış kömür (MUC-PANI) eldesi manyetik Fe3O4 ile modifiye edilmiş yanmamış kömür varlığında anilinin polimerizasyonu ile gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen MUC-PANI, TGA, FTIR, SEM, XRD ve BET analizleri ile karakterize edilmeye çalışılmıştır. TGA analizi sonuçlarına göre sentezlenen MUC-PANI'nin yaklaşık % 58 oranında manyetize edilmiş kömür ve % 42'sinin polianilinden oluştuğu, BET analizlerine göre ise adsorbanın yüzey alanında yanmamış kömüre göre iyileşme olduğu belirlenmiştir. FTIR analizleri ile anilinin polimerizasyonunun başarılı bir şekilde gerçekleştiği ve SEM analizleri ile de oluşan polianilinin mayetize yanmamış kömürün etrafında karnabahar yapısını oluşturarak kömür yüzeyini kapladığı belirlenmiştir. Sentezlenen MUC-PANI'nin vanadyum ve sülfat iyonları adsorpsiyon çalışmları sonucu, adsorpsiyon kinetiğinin en uygun "yalancı ikinci dereceden hız denklemi" ile ifade edilebileceği ve prosesin Langmuir izoterm modeli ile açıklanabileceği belirlenmiştir. Langmuir adsorpsiyon kapasitesi 25 0C ve pH 5.0'de vanadyum ve sülfat için sırasıyla 65.36 ve 46.30 mg/L olup hem vanadyum hem de sülfat adsorpsiyonlarını sıcaklığa bağlı olduğu (endotermik) ve kendiliğinden 30 dakika içinde dengeye ulaştığı bulunmuştur.

Abstract:
The use of coal for energy production is expected to decrease as the world is investing in environmentally friendly sources. However, the world has billions of tons of coal that will need to be used. One best alternative is to use coal as an adsorbent in wastewater treatment. In this study, in order to obtain polyaniline modified magnetized unburnt coal (MUC-PANI), which can be used as an adsorbent, aniline was polymerized in the presence of Fe3O4modified magnetized unburnt coal. Sythesized MUC-PANI was characterized with TGA, FTIR, SEM, XRD, and BET.  TGA analysis shows that the final composite was approximately 58% magnetized coal and 42% polyaniline. BET results show improvement in the surface area of the adsorbent than that of pure unburnt coal. FTIR shows successful formation of polyaniline around magnetised coal and SEM images indicate successful formation of polyaniline as it forms cauliflower structure around magnetized unburnt coal. The adsorption studies showed that adsorption kinetics of vanadium and sulphate onto MUC-PANI are best described by pseudo-second-order, while isotherms are described by Langmuir model better for both. The Langmuir adsorption capacity at 25 0C and pH 5.0 is 65.36 and 46.30 mg/L for vanadium and sulphate, respectively. Both vanadium and sulphate adsorptions are temperature dependent (endothermic) and are spontaneous—attaining equilibrium within 30 minutes.