Polimer – metal oksit kompozitleri kullanarak radyoaktif iyon uzaklaştırılması
Removal of radioactive ion by using polymer – metal oxide composites
Yazar: BİROL IŞIK
Danışman: DOÇ. DR. GÖNÜL KEÇELİ ; YRD. DOÇ. DR. AYŞE ENGİN KURTOĞLU
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fiziksel Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Nükleer maddelerin gerek nükleer reaktörlerde gerekse tıbbi ve endüstriyel alanda kullanımı sonucunda radyoaktif atıklar oluşur. Kaynağı ne olursa olsun ortaya çıkan bu radyoaktif atıkların güvenli, ekonomik, çevrenin ve halkın etkilenmeyeceği bir şekilde yönetilmesi gerekir. Radyoaktif maddelerin atık yönetiminde depolanması için alternatif bir malzeme üretimi sağlamanın bilime büyük katkısı olacaktır.
Sulu çözeltilerden radyoaktif iyonların uzaklaştırılması için düşük maliyetli, kolay uygulanabilen ve çevre dostu olarak adsorpsiyon tekniği yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Birçok anorganik ve organik adsorban, radyoaktif ve endüstriyel atıkların işlenmesinde kullanılır. Adsorpsiyon işleminde seçimliliği sağlamak ve adsorpsiyon kapasitesini kontrol etmeden dolayı, polimerik adsorbanların kullanımı sulu atık çözeltilerin işlenmesinde son zamanlarda büyük artış göstermektedir. 
Bu çalışmada polimerik malzeme olarak kitosan kullanılmıştır. Son yıllarda, yoğun bir şekilde yürütülen araştırmalarda düşük maliyetli, yüksek kapasiteli bir adsorban olarak kemik tozu yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Adsorpsiyon deneyleri radyoaktif sezyumun uzaklaştırılmasında adsorban olarak kitosan-kemik tozu (CS-KT-6) ve kitosan-kemik tozu-demir (CS-M-KT-6) örnekleri üzerinde sezyum 137 (Cs-137) izotopu izleme tekniği ile incelendi. 
Adsorpsiyonu etkileyen çalışma koşulları incelenerek optimum koşullar belirlendi. Elde edilen adsorpsiyon verilerine Freundlich, Langmuir, D-R izotermleri uygulandı. D-R adsorpsiyon izoterminden ortalama adsorpsiyon enerjisi 10-11 kj/mol olarak hesaplandı ve adsorpsiyon mekanizması yorumlandı. Adsorpsiyon reaksiyonunun kinetiğini incelemek için birinci derece ve ikinci dereceden hız eşitliklerine uygulandı. Üç farklı sıcaklıkta elde edilen adsorpsiyon verilerinden termodinamik sabitler; entalpi ∆Ho, entropi ∆So ve serbest Gibbs enerjisi ∆Go değerleri hesaplandı. Bu sonuçlardan reaksiyonun endotermik olduğu ve reaksiyonun kendiliğinden gerçekleştiği görüldü. Kitosan ve kemik tozu kompozitlerinin sulu çözeltilerden radyoaktif sezyumun uzaklaştırılmasında alternatif adsorban olabileceğini önerebiliriz.

Abstract:
Radioactive wastes form as a result of the use of nuclear materials both in nuclear reactors and in medical and industrial applications. Regardless of the source, these radioactive wastes must be managed in a way that is safe, economical, environmentally friendly and not affected by the public. The storage of radioactive materials in waste management will be a major contribution for providing an alternative material production.
Low cost, easy to apply and environmentally friendly adsorption technique is widely used to remove radioactive ions from aqueous solutions. Many inorganic and organic adsorbents are used in the processing of radioactive and industrial wastes. The use of polymeric adsorbents has greatly increased in recent years in the processing of aqueous waste solutions, since they provide selectivity in the adsorption process and control the adsorption capacity. 
Chitosan as a polymeric material was used in this study. In recent years, bone powder has been extensively used as a low-cost, high-capacity adsorbent in intensive research. In this study, adsorption experiments were carried out by adsorption of cesium-137 (Cs-137) isotope on the samples of chitosan-bone powder (CS-KT-6) and chitosan-bone powder iron (CS-M-KT-6) as adsorbents in the removal of radioactive cesium. 
Optimum conditions were determined by examining working conditions affecting adsorption. Freundlich, Langmuir, D-R isotherms were applied to the obtained adsorption data. The average adsorption energy from D-R adsorption isotherm was calculated as 10-11 kJ / mol and the adsorption mechanism was interpreted. It was applied to the first and second order equations to study the kinetic of the adsorption reaction. Thermodynamic constants from the adsorption data obtained at three different temperatures; Enthalpy ΔHo, entropy ΔSo and free Gibbs energy ΔGo were calculated. From these results it was determined that the adsorption reaction was endothermic and it spontaneously. We can suggest that chitosan and bone-powder composites may be occurs alternative adsorbents for the removal of radioactive cesium from aqueous solutions.