Aktif karbon katkılı zirkonyum-silisyum karışık oksit jel kürecikleri ile stronsiyum adsorpsiyonunun merkezi kompozit tasarım yöntemi kullanılarak incelenmesi
Investigation of strontium adsorption on active carbon added zirconia-silica mixed oxide gel spheres by central composite desing method
Yazar: MEHMET BAHADIR ACAR
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN TEL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya = Chemistry ; Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering

Özet:
Bu çalışmada aktif karbon katkılı ZrO2?SiO2 jel kürecikleri sentezlenmiş ve elde edilen adsorbanın karakterizasyonu XRD, SEM, yüzey alanı ve porozite, DTA/TGA ve FT-IR analizleri ile yapılmıştır. Karakterize edilen adsorbanın stronsiyum adsorpsiyonunda kullanımı incelenmiştir.Stronsiyum alım denemeleri kesikli yöntem ile gerçekleştirilmiş, adsorpsiyona etki eden parametreler deneysel tasarım yöntemi içerisinde, merkezi kompozit tasarım kullanılarak incelenmiştir. Çalışmada, dört bağımsız değişken olarak ortamın başlangıç pH'ı, sıcaklık, başlangıç derişimi ve çalkalama süresi belirlenmiştir. En küçük kareler yöntemi kullanılarak regresyon katsayıları bulunmuş, merkezi kompozit tasarımdan elde edilen polinomal denkleme göre cevap yüzey grafikleri oluşturulmuştur. Uygulanan modelin %95 güven aralığı içerisindeki ANOVA (analysis of variance) analizi incelenmiş ve model ile deneysel bulguların uyumuna bakılmıştır. Modelin önemlilik F değerinin P<0.05 ve model F değerinin 26.20 olarak elde edilmesi, regresyonunun istatistikî olarak yüksek değer gösterdiğini belirtmektedir. Korelasyon katsayısı (R2) değerinin %97 olarak belirlenmesi, gözlenen değerlerle öngörülen değerler arasında yüksek bir uyumluluk olduğunu göstermektedir. Her bir etkenin, karelerinin ve etkenler arasında etkileşimin istatistiksel incelenmesi ve adsorpsiyon prosesine olan etkilerinin değerlendirilmesi gerçekleştirilmiştir.Adsorpsiyon üzerinde; pH, sıcaklık, başlangıç derişimi ve çalkalama süresi ana etkilerinin önemli, fakat ana etkinin karesine bağlı olarak önemsiz olduğu, buna karşılık ikili etkileşimlerden; pH ve derişim, sıcaklık ve derişimin adsorpsiyon üzerinde etkili olduğu görülmüştür. Optimum adsorpsiyon koşulları; pH= 8.2, sıcaklık 20 oC, başlangıç Sr+2 konsantrasyonu 90 ppm ve çalkalama süresi 382 dakika olarak hesaplanmış ve maksimum değer 24 mg/g olarak elde edilmiştir.

Abstract:
In this work, activated carbon added ZrO2?SiO2 gel spheres were synthesized and the characterization of obtained adsorbent were made by XRD, SEM, surface area and porosity analyses, DTA/TGA and FT-IR. This use of the characterized adsorbent on strontium adsorption was investigated.The strontium uptake experiments have been carried out by the batch method. The parameters affecting the adsoprtion were analyzed by using central composite design as the experimental design method. For this study four parameters; initial pH, temperature, initial concentration and shaking time were selected as indipendent variables. The regression coefficents were obtained by the least squares method and the responce surface plots were generated according to polynomial equation which is derived from central composite design. The ANOVA (analysis of variance) data were carried out in 95% confidence level and checked to fitting of experimental value and predicted value. The significant F was P<0.05 with a model F value of 26.20 which revealed that this regression is statistically significant. The correlation coefficient value (R2) of 97% showed that there was a high correlation between the observed values and the predicted ones. The main effects, main affects squares and the interactions of main affects were statistically analyzed and influences of affects on the adsorption process were considered.The influences of initial pH, temperature, initial concentration and shaking time on the adsorption process were evaluated. pH, temperature, initial concentration were considered statistically significant. The shaking time was considered as statistically significant according to square of main affect, although its main affect was considered statistically non-significant. On the other hand, binary interaction effects of initial pH and initial concentration, temperature and initial concentration were considered as significant parameters on the adsorption process.The optimum Adsorption conditions were: pH= 8.2, temperature= 20 oC, intial Strontium concentration 90 ppm, shaking time 182 minutes and the maximum Sr2+ adsorption in these conditions were found to be (24 mg/g adsorbent).