Gözenekli indirgenmiş grafen/aktif karbon (rGO/AC) kompozit aerojel eldesi ve sulu çözeltilerden boyar madde adsorpsiyon çalışması
Production of porous reduced graphene/activated carbon (rGO/AC) composite aerogel and dye adsorption study from aqueous solutions
Yazar: RABİA ÖZER
Danışman: PROF. DR. İLKAY ÖZAYTEKİN ; DOÇ. DR. GÜLNİHAL KARA
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Endüstriyel tekstil ve boya fabrikası atık suları büyük miktarlarda katyonik boya maddesi içeriğiyle çevre kirliğine sebep olmaktadır. Bu nedenle bu tez çalışmasında indirgenmiş grafen/aktif karbon katkılı PVDF aerojel (rGO/AC/PVDF) hazırlandı. Bu çalışmada hafiflik ve gözenekli yapısından dolayı adsorbent malzeme aerojel olarak tercih edildi. Aerojel Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrometre (FTIR) ile karakterize edildi. Aerojelin gözenek boyutu ise BET (Brunauer-Emmett-Teller) analizi ile tespit edildi. Hazırlanan adsorban, metilen mavisini (MB) sulu çözeltilerden adsorpsiyon işlemiyle uzaklaştırmak için kullanıldı. Ayrıca aerojelin adsorbent dozu, temas süresi, pH, sıcaklık ve başlangıç boya konsantrasyonu gibi değişen parametrelerde metilen mavisi adsorpsiyonu üzerindeki etkileri incelendi. Atık sularda metilen mavisi adsorpsiyonunda pH ayarlaması olmaksızın adsorpsiyonun yapılması dikkate alınarak bu çalışmada da pH 7'de bütün adsorpsiyon çalışmaları yapıldı. pH 7'de optimum şartlarda  adsorban miktarı ile birlikte metilen mavisi giderimi artmıştır.  Başlangıç MB konsantrasyoun 33 mg/L için optimum şartlarda (10 g/L rGO/AC/PVDF aerojel, 200 rpm, 120 dakika, 25 oC) %84,135 adsorbsiyon verimi elde edilmiştir. Çalışma da aerojelin MB adsorpsiyonunu açıklamak amacıyla Langmuir, Freundlich ve Temkin modelleri seçilmiş, adsorbentin teorik kapasitesi, enerjisi ve adsorbsiyonun türü ile ilgili bilgi edinmek için denge verileri izoterm modellerine uygulanmıştır. Adsorbsiyon denge verilerinin Langmuir izotermine daha uygun olduğu belirlenmiştir. Langmuir izotermi ile maksimum adsorpsiyon kapasitesi, 2,73 mg.g -1  deneysel maksimum adsorpsiyon kapasitesi 2,568 mg.g -1 olarak belirlenmiştir.  Adsorpsiyon kinetiği yalancı birinci derece (PFO) ve yalancı ikinci derece (PSO) hız denklemine uyumluluğu ile araştırılmış, adsorpsiyon hızının yalancı ikinci derece modeline daha uygun olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Industrial textile and dye factory wastewater causes environmental pollution with its large amounts of cationic dye content. Therefore, in this thesis study, reduced graphene/activated carbon doped PVDF aerogel (rGO/AC/PVDF) was prepared. In this study, the adsorbent material was preferred as aerogel due to its lightness and porous structure. The aerogel was characterized by Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR). The pore size of the aerogel was determined by BET (Brunauer-Emmett-Teller) analysis. The prepared adsorbents were used to remove methylene blue (MB) from aqueous solutions by the adsorption process. Additionally, the effects of varying parameters such as aerogel adsorbent dose, contact time, pH, temperature and initial dye concentration on methylene blue adsorption were examined. Considering the adsorption of methylene blue in wastewater without pH adjustment, all adsorption studies were carried out at pH 7 in this study. Under optimum conditions at pH 7, methylene blue removal increased with the amount of adsorbent. For an initial MB concentration of 33 mg/L, 84,135% adsorption efficiency was obtained under optimum conditions (10 g/L rGO/AC/PVDF aerogel, 200 rpm, 120 minutes, 25oC). In the study, Langmuir, Freundlich and Temkin models were chosen to explain MB adsorption of aerogel, and equilibrium data were applied to isotherm models to obtain information about the theoretical capacity, energy and type of adsorption of the adsorbent. It was determined that the adsorption equilibrium data were more suitable for the Langmuir isotherm. With the Langmuir isotherm, the maximum adsorption capacity was determined as 2.73 mg.g-1 and the experimental maximum adsorption capacity was determined as 2.568 mg.g-1. Adsorption kinetics was investigated in accordance with the pseudo-first-order (PFO) and pseudo-second-order (PSO) rate equations, and it was determined that the adsorption rate was more suitable for the pseudo-second-order model.