Heterohalkalı aromatik bileşiklerin doğal killere adsorpsiyonunun incelenmesi
Investigation of the adsorption of heterocyclic aromatic compounds onto natural clays
Yazar: BİLGE ERDEM
Danışman: DOÇ. DR. ASİYE SAFA ÖZCAN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Adsorpsiyon kinetiği = Adsorption kinetic ; Heterosiklik bileşikler = Heterocyclic compounds ; Kil = Clay ; Organokiller = Organoclays ; Termodinamik = Thermodynamics

Özet:
Bu çalışmada, çevre kirliliği yaratan ve kanserojen etkiye neden olduğu bilinen dört farklı heterohalkalı aromatik bileşiğin sulu ortamdan adsorpsiyon yöntemiyle giderimi araştırılmıştır. Adsorban olarak doğal bentonit, doğal sepiyolit ve bunların bazı yüzey aktif maddelerle modifikasyonu sonucunda elde edilen organo-killer kullanılmış; her bir bileşiğin adsorpsiyonu için uygun adsorbanlar belirlenmiştir. En yüksek adsorpsiyon miktarları; kinolin (Q), 8-hidroksikinolin (8HQ) ve benzotiyofen (BT) için doğal bentonit, dibenzofuran (DBF) için ise hekzadesiltrimetilamonyum (HDTMA) bromür ile modifiye edilmiş doğal bentonit (HDTMA-bentonit) ile elde edilmiştir. Doğal bentonit üzerine Q, 8HQ ve BT; HDTMA-bentonit üzerine DBF adsorpsiyonu pH, süre ve sıcaklığa bağlı olarak incelenmiş, deneysel veriler kullanılarak adsorpsiyonun kinetik, izoterm ve termodinamik parametreleri çıkartılmıştır. Adsorpsiyon kinetiğini ve adsorpsiyon dengesini belirlemek amacıyla Lagergren-birinci-derece, yalancı-ikinci-derece ve partikül içi difüzyon modelleri ile Langmuir ve Freundlich izoterm modelleri deneysel verilere uygulanmıştır. Adsorpsiyon süreci için aktivasyon enerjisi, serbest enerji, entalpi ve entropi değişimleri belirlenmiştir. Kullanılan adsorbanların tekrar kullanılabilirliklerinin araştırılması için desorpsiyon çalışmaları yapılmıştır. Ayrıca doğal bentonitin HDTMA ile modifikasyonunun ve adsorpsiyon sürecinin aydınlatılması amacıyla FTIR, XRD, BET, TG ve elementel analiz yöntemleri kullanılarak karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
In this research, the removal of four heterocyclic compounds, which are known as pollutants for the environment and cancerogenic, from aqueous solutions by using the adsorption method was investigated. Natural bentonite, natural sepiolite and organo-clays obtained by the modification of these natural clays by some of the surfactants were used as adsorbents and suitable adsorbents were determined for each compound. The maximum adsorption amounts were obtained with natural bentonite for quinoline (Q), 8-hydroxyquinoline (8HQ) and benzothiophene (BT), and with natural bentonite modified with hexadecyltrimethylammonium (HDTMA) bromide (HDTMA-bentonite) HDTMA-bentonite for dibenzofuran (DBF). The adsorption of Q, 8HQ and BT onto natural bentonite and DBF onto was investigated by means of pH, time and temperature and adsorption kinetic, isotherm and thermodynamic parameters were calculated by using experimental data. Lagergren-first-order, pseudo-second-order and intraparticular diffusion kinetic models and Langmuir and Freundlich isotherm models were applied to the experimental data to obtain adsorption kinetics and adsorption equilibrium. The activation energy, the changes in free energy, enthalpy and entropy were determined. The desorption studies were carried out to have an information about the reusability of the adsorbents. The characterization studies were also done by using FTIR, XRD, BET, TG and elemental analysis to identify the adsorption processes and the modification of natural bentonite with HDTMA.