Demir oksit nanopartikül sentezi, karakterizasyonu ve organik asit gideriminde kullanılabilirliğinin incelenmesi
Iron oxide nanoparticle synthesis, characterization and investigation of its usability in organic acid removal
Yazar: AHSEN ÖZFİDAN
Danışman: DOÇ. DR. NİLAY BAYLAN GÜLSOY
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Son yıllarda, metal oksit nanopartiküllerin dikkat çekici özelliklere sahip olmasından dolayı, metal oksit nanopartiküllerin adsorpsiyon proseslerinde adsorban olarak kullanımları büyük bir ilgi ile karşılanmaktadır. Bu kapsamda, bu tez çalışmasında demir oksit nanopartikül (Fe2O3) kullanılarak çeşitli organik asitlerin sulu ortamlardan adsorpsiyon yöntemiyle ile ayrılması incelenmiştir. Çalışmanın başlangıcında;  ekonomik ve basit bir çöktürme yöntemiyle demir oksit nanopartikül sentezlenmiş olup, sentezlenen demir nanopartiküllerin taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier transform kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve X-Işını Difraktometre (XRD) analizleri ile karakterizasyonu yapılmıştır. Çalışmanın devamında sentezlenen demir oksit nanopartiküllerin adsorban olarak kullanılabilirliği değerlendirilmiştir. Bu bağlamda, demir oksit nanopartiküller adsorban olarak çeşitli organik asitlerin (formik asit, asetik asit ve propiyonik asit) sulu çözeltilerden ayrılmasında araştırılmıştır. Organik asit konsantrasyonu (%2–10 w/w), temas süresi (30-240 dakika),  demir oksit nanopartikül miktarı (0,05–0,25 g) ve sıcaklık (25–55 °C) etkileri deneysel olarak incelenmiş olup optimum adsorpsiyon koşulları tespit edilmiştir. Organik asitlerin demir oksit nanopartikül ile olan adsorpsiyon sürecini aydınlatmak amacıyla izoterm, kinetik ve termodinamik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, sentezlenen demir oksit nanopartiküllerin organik asitlerin sulu çözeltilerinden ayrılmasında etkili bir adsorban olarak kullanılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
In recent years, due to the remarkable properties of metal oxide nanoparticles, the use of metal oxide nanoparticles as adsorbent in adsorption processes has been attracted with great interest. In this context, in this thesis, the separation of various organic acids from aqueous media by adsorption method using iron oxide nanoparticle (Fe2O3) was investigated. At the beginning of the study, iron oxide nanoparticles were synthesized by an economical and simple precipitation method, and the synthesized iron nanoparticles were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-Ray Diffractometry (XRD) analyzes. In the continuation of the study, the usability of synthesized iron oxide nanoparticles as adsorbent was evaluated. In this context, iron oxide nanoparticles were investigated as adsorbent in the separation of various organic acids (formic acid, acetic acid and propionic acid) from aqueous solutions. The effects of organic acid concentration (2–10% w/w), contact time (30-240 minutes), iron oxide nanoparticle amount (0.05–0,25 g) and temperature (25–55 °C) were investigated experimentally. The optimum adsorption conditions were determined. Isotherm, kinetic and thermodynamic studies were carried out to elucidate the adsorption process of organic acids with iron oxide nanoparticles. As a result, it has been shown that the synthesized iron oxide nanoparticles can be used as an effective adsorbent in the separation of organic acids from aqueous solutions.