Fonksiyonalize çok duvarlı karbon nanotüpler kullanılarak sulu çözeltilerden metil viyolet ve bakır giderimi
Removal of methyl violet and copper from aqueous solutions using functionalized multi-walled carbon nanotubes
Yazar: ELİF ÇALGAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ELİF ÖZMETİN
Balıkesir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada spesifik kirleticilerden olan metil viyolet ve bakırın çok duvarlı karbon nanotüplerden MWCNT-COOH ve MWCNT-OH adsorbentleri kullanılarak giderimi hedeflenmiştir. MWCNT-COOH ve MWCNT-OH'ın özellikleri FTIR, SEM, BET analizleri ile belirlenmiştir. MWCNT-COOH ve MWCNT-OH ile metil viyolet ve bakır adsorpsiyonunun izoterm, kinetik ve optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. İzoterm çalışmalarında Langmuir, Freundlich ve Temkin modelleri denenmiş metil viyolet ve bakır için sonuçların Langmuir izotermi ile uyumlu olduğu görülmüştür. Adsorpsiyon kinetiği çalışmalarında yalancı birinci derece, ikinci derece, yalancı ikinci derece, Elovich ve İntrapartikül difüzyon kinetik modelleri denenmiş her iki kirletici için de sonuçlar yalancı ikinci dereceye uyum sağlamıştır. Optimizasyon ve modelleme için Yanıt Yüzey Yöntemi'nin Merkezi Kompozit Tasarımı ve Yapay Sinir Ağları ayrı ayrı kullanılmıştır. Modelleme çalışmalarında giderim verimi ve adsorbent kapasitesini veren denklemler türetilmiş, paramatrelerin etkisini gösteren ANOVA analizleri yapılmış ve parametrelerin ikili etkileşimlerini gösteren grafikler elde edilmiştir. Ayrıca bu modeller kullanılarak prosesi optimum yapan şartlar belirlenmiştir.  YYY ile yapılan optimizasyonda MWCNT-COOH ile metil viyolet ve bakır gideriminde sırasıyla %99 ve %97 giderim verimi; 259,5 mg/g  ve 21,68 mg/g maksimum adsorpsiyon kapasitesi değerlerine ulaşılmıştır. MWCNT-OH ile metil viyolet ve bakır gideriminde ise sırasıyla %95 ve %45,1 giderim verimi; 176,5 mg/g  ve 16,7 mg/g maksimum adsorpsiyon kapasitesi değerlerine ulaşılmıştır.

Abstract:
In this study, the removal of methyl violet and copper, which are specific pollutants, was aimed by using MWCNT-COOH and MWCNT-OH adsorbents from multi-walled carbon nanotubes. The properties of MWCNT-COOH and MWCNT-OH were determined by FTIR, SEM, BET analyses. Isotherm, kinetic and optimisation studies of methyl violet and copper adsorption with MWCNT-COOH and MWCNT-OH were carried out. Langmuir, Freundlich and Temkin models were tested in isotherm studies and the results for methyl violet and copper were found to be compatible with Langmuir isotherm. In adsorption kinetics studies, pseudo-first order, second order, pseudo-second order, Elovich and Intraparticle diffusion kinetics models were tested and the results for both pollutants were compatible with pseudo-second order. Central Composite Design of Response Surface Method and Artificial Neural Networks were used separately for optimisation and modelling. In the modelling studies, equations giving the removal efficiency and adsorbent capacity were derived, ANOVA analyses showing the effect of the parameters were performed and graphs showing the binary interactions of the parameters were obtained. In addition, the optimum conditions for the process were determined by using these models. In the optimisation with RSM, 99% and 97% removal efficiency; 259.5 mg/g and 21.68 mg/g maximum adsorption capacity values were obtained for methyl violet and copper removal with MWCNT-COOH, respectively. In the removal of methyl violet and copper with MWCNT-OH, removal efficiencies of 95% and 45.1%; maximum adsorption capacity values of 176.5 mg/g and 16.7 mg/g were obtained, respectively.