Uranyum adsorpsiyonunun çok duvarlı karbon nanotüp ile incelenmesi
Investigation of uranium adsorption with oxidized multi walled carbon nanotubes
Yazar: NEŞE ÇEVİRİM
Danışman: YRD. DOÇ. DR. CEREN KÜTAHYALI
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption

Özet:
Nükleer santrallere sahip ülkeler atık yönetiminde uzun yılların deneyimlerine dayanan ileri gelişme aşamalarına rağmen, teknolojik gelişmelere paralel olarak yöntemlerini geliştirme ve çevresel sorunları ekonomik olarak en aza indirme arayışlarını sürdürmektedirler. Gerek sulu atıkların arıtılarak güvenli olarak çevreye verilmesi, gerekse konsantre atıkların son depolanması için, çok sayıda yeni tipte sorbentler geliştirilmektedir. Uranyumun radyoaktif atıklardan geri kazanımına odaklanan çalışmalar vardır.Karbon nanotüpler (KNT), ilk olarak 1991 yılında lijima tarafından keşfedilen ve üstün özellikler gösteren grafitik yapıda nispeten yeni materyallerdir. Keşfedilmelerinden bu yana eşsiz kimyasal, fiziksel ve mekanik özellikleri ile çok büyük ilgi çekmişlerdir. Karbon nanotüpler; büyük yüzey alanına, poröz ve tabakalı bir yapıya sahiptir. KNT'lerin endüstrideki uygulamaları elektronik ve nanoelektronik cihazlardan yakıt hücrelerine, doğal gaz depolanmasına, kompozit materyallerin mekanik ve elektriksel özelliklerinin arttırılmasına kadar geniş bir yelpazeye yayılmaktadır. Karbon nanotüplerin çevre alanında sorbent materyal olarak kullanılmaları, sıvı atıkların idaresi ve arıtılmalarında umut vaadeden sonuçlar vermektedir. Bu çalışmanın amacı; nükleer atıkların temel bileşenlerinden olan uranyumun çok duvarlı karbon nanotüpler (ÇDKNT) kullanılarak ayrılması ve ÇDKNT'lerin nükleer bilimler ve teknolojileri alanındaki potansiyel uygulamalarına ışık tutmaktır.Çalışmada KNT'lerin yüzeyinin HNO3 ile modifikasyonunun uranyum adsorpsiyonuna etkileri incelenmiştir. HNO3 Modifiye edilmiş KNT'ler yüzey alanı ve porozite ile karakterize edilmiştir. Adsorpsiyon denemeleri kesikli (batch) yöntem ile yapılmıştır. İncelenen parametreler; pH, sıcaklık, başlangıç iyon konsantrasyonu ve çalkalama süresidir. Optimum adsorpsiyon koşulları saptandıktan sonra termodinamik parametreler (?H° ve ?S°), adsorpsiyon izotermleri (Langmuir, Freundlich ve D-R) oluşturulmuş ve reaksiyon kinetiği incelenerek katsayılar hesaplanmıştır.

Abstract:
In spite of its advanced stage of development based on long years experiences of the countries owing nuclear reactors, liquid radioactive waste treatment methods are being studied in many countries to improve their efficiency according to the technological development and to minimize the environmental problems economically. Numerous new types of sorbents for the decontamination of the effluents to provide safe environmental discharge as well as for the storage of the concentrated wastes are under development. There are studies that are focused on recovery of uranium.Carbon nanotubes (CNTs) are relatively novel graphitic material that has been discovered by Iijima in 1991. Since its discovery, it has attracted considerable attention due to its unique chemical, physical and mechanical properties. CNTs have a large specific surface area and a hollow, layered structure. CNTs applications range from electronic and nanoelectronic devices to fuel cells, natural gas storage, as well as enhancement of mechanical and electrical properties of composite materials. In the environmental field, the application of CNTs as a sorbent material is extremely promising for environmental remediation and treatment of waste streams. The aim of this work is to assess the potential of MWCNTs as an adsorbent for uranium, one of the most important components of nuclear wastes, in nuclear waste management.In this study surface modification effect on uranium adsorption was investigated. Modification was performed with HNO3. Modified CNTs were characterized by means of surface area. Adsorption experiments were performed by Batch method. Parameters were investigated in the experiments; pH, temperature, initial ion concentration, and shaking time. After determination of optimum adsorption conditions the thermodynamic quantities (?H° and ?S°), adsorption isotherms (Langmuir, Freundlich and D-R), and kinetics of the reaction were investigated and invariants calculated.