Yabani otlardan üretilen biyokarbon ve onun MnFe2O4 nanoparçacık yüklü kompozitinin sulu çözeltiden bazı ağır metalleri gidermek için değerdirilmeleri
Evaluation of the bio-carbon produced from weeds and its magnetic nanocomposite loaded with MnFe2O4 nanoparticles to remove some heavy metals from aqueous solution
Yazar: CUMALİ YILMAZ
Danışman: PROF. DR. FUAT GÜZEL
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Yüksek yüzey alanı ve gözeneklilik yapısından dolayı yüksek adsorplama kapasitesine sahip olan aktif karbonun kullanım alanı çok geniştir. Bu avantajlarının yanında yüksek maliyetli olması bilim insanlarını alternatif yollar aramaya teşvik etmiştir. Son zamanlarda ekonomik oluşu, çevre dostu oluşu ve yenilenebilir olmasından dolayı biyo-karbonların kullanımı yaygınlaşmıştır.
Bu tez çalışmasında, üniversitemiz kampüs alanında binlerce ton atık halde yinelenebilen zararlı yabani otları, düşük maliyetli ve çevre dostu yeni bir tür biyokarbon ile onun MnFe2O4 yüklü nanokompozit adsorplayıcı hazırlamasında ilk kez değerlendirildi.  Bu amaçla, temin edilen yabani otlar, kirliliği gidene kadar önce musluk suyu ile daha sonra saf suyla defalarca yıkanıp, gün ışığında kurutuldu. Kurutulmuş yabani otların TGA/DTA, XRD, SEM, proksimate ve aproksimate analizleri yapıldı. Sonra, kurutulmuş yabani otlar, tüp fırında azot gazı atmosferinde belirlenen minimum karbonlaşma sıcaklığında karbonize edilerek bio-karbonu hazırlandı. Yabaniotlardan elde edilen biyokarbonu manyetik biyokarbona dönüştürmek için, yapısına MnFe2O4 nanoparçacıkları yüklenerek biyokarbon/MnFe2O4 kompoziti hazırlandı. Elde edilen biyokarbon ve onun kompoziti BET, SEM, FT-IR, sıfır yük pH'sı ile Boehm titrasyonu gibi fiziksel ve kimyasal yöntemlerle karakterize edildi. Ayrıca, hazırlanan adsorplayıcılar sulu çözeltiden ağır metal uzaklaştırılmasında adsorplayıcı olarak kullanılabilirliği karakterize edildi. Adsorpsiyon koşullarını optimize etmek için, çözelti pH'ı, adsorplayıcı miktarı, adsorplanan derişimi, temas süresi ve ortam sıcaklığı gibi adsorpsiyona etki eden parametrelerin etkisi incelendi. Adsorplayıcı ve adsorplanan arasındaki etkileşimi fizikokimyasal açıdan değerlendirmek için kinetik ve izoterm çalışmaları yapıldı. Bu verilerden yararlanarak, adsorpsiyon sistemine ilişkin kinetik, izoterm ve termodinamik parametreler belirlendi.  Ayrıca, hazırlanan adsorpsiyon sonrası tekrar kullanılabilirliğini test etmek amacıyla desorpsiyon çalışmaları yapıldı.

Abstract:
Activated carbons are widely used as they have high adsorption capacity due to their wide surface area and porosity structure. However, because of their high cost, scientists have sought to look for alternative methods to prepare cheaper adsorbents. Recently, biocarbons are widely used as alternative adsorbents due to their economic, eco-friendly and renewable properties.
In this thesis study, weeds (W) in the campus area of Dicle University were evaluated for the first time in the preparation of a low cost and eco-friendly new biocarbon and its MnFe2O4 loaded nano-composite adsorbents. For this purpose, the provided Ws were washed several times with tap water, then with distilled water and dried in the daylight until the pollution was removed. TGA/DTA, XRD, SEM, proksimate and aproksimate analyzes of dried Ws were performed. The dried Ws were then convert to biocarbon (WC) by carbonization in the nitrogen gas atmosphere in the tube furnace. Its WC/MnFe2O4 composite was prepared by loading MnFe2O4 nanoparticles into the WC. The resulting WC and its WC/MnFe2O4 composite were characterized by physical and chemical methods such as BET, SEM, FT-IR, Boehm's titration and zero charge pH. In addition, the prepared adsorbents were characterized as being adsorbent in the removal of heavy metal from the aqueous solution. İn order to optimize the adsorption conditions, the effect of the parameters acting on the adsorption, such as solution pH, adsorbent amount, adsorbent concentration, contact time and solution temperature were examined. Kinetic and isotherm studies were performed to evaluate the physicochemical interaction between adsorbent and adsorbent. Using the kinetic and isotherm data, kinetic, isotherm and thermodynamic parameters of the adsorption system were determined.