Zeolitin modifiye edilmesi ve yüzey özelliklerinin incelenmesi
Modification of akdere zeolite and examination of its surface properties
Yazar: MURAT ÇANLI
Danışman: PROF. DR. YÜKSEL ABALI
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Açık sistemler = Open systems

Özet:
Zeolitler düşük maliyet ve doğada bol bulunmaları dolayısıyla adsorpsiyon ve iyon 
değiştirme işlemlerinde tercih edilen kil minerallerdendir. İçerik olarak bulundukları bölgelere 
göre değişim gösteren zeolitler, fiziksel ve kimyasal özellikleri dikkate alındığında da 
çıkarıldıkları yörelere göre farklılıklar içermektedirler.
Bu çalışmada, Manisa iline bağlı Demirci ilçesi Akdere köyü mevkinde bulunan zeolitin 
karakterizasyonu yapıldı. XRD, XRF, SEM, TG-DTA-DSC, FT-IR, BET yüzey alanı ve zeta 
potansiyeli ölçümleri yapılarak karakterizasyon tamamlandı. 200°C sıcaklıkta ısıl aktivasyona 
maruz bırakılan zeolit numuneleri HCl ve H2O2 ile muamele edilerek modifikasyona hazır hale 
getirilmişlerdir. Ca2+ ve K+
ile modifiye edilen zeolitin yüzey özelliklerindeki değişimler 
incelendı. Zeolit içeriğinin temel olarak klinoptilolit olduğu XRF, XRD ve FTIR analizlerinden 
yola çıkarak tespit edildı. 
Yüzey alanı, doğal zeolit için 37.95 m2/g iken H2O2 ile aktivasyon sonrası 40.34 m2/g
oldu. Ca2+ ile modifiye edilen örnekte yüzey alanı 49.06 m2
/g ve K+ile modifiye edilen örnekte 54.57 m2/g değerine ulaşdı. 
Metilen mavisi adsorpsiyonu için, 0.05g adsorbanın olduğu pH'ın 7, sıcaklığın 20°C, 
başlangıç konsantrasyonunun 100 mgL-1
olduğu ve 30dk lık temas süresinin sağlandığı 
durumun en iyi şartlar olduğu belirlendı. Doğal zeolitin adsorpsiyon değeri 28.6 mg/g iken Ca2+
ile modifiye edilen zeolit numunesinin adsorpsiyon değeri 42.7 mg/g miktarına ulaşdı.
Nikel adsorpsiyonu için 0.1g adsorbanın varlığında pH'ın 7 olduğu, sıcaklığın 20°C, 
başlangıç konsantrasyonunun 20 mgL-1
olduğu ve 60dk' lık temas süresinin sağlandığı 
durumun en iyi şartlar olduğu belirlendı. Bu şartlarda doğal zeolitin Nikel iyonu adsorplama 
miktarı 3.56 mg/g iken Ca2+ ile modifiye edilen zeolit numunesinin adsorpsiyon değeri 
6.01mg/g ve K+
ile modifiye edilen örnekte adsorpsiyon değeri 12.37mg/g a vardı.
Elde edilen sonuçlar gösterdı ki Ca2+ ve K+
ile modifiye zeolitin metilen mavisi ve nikel 
iyonlarını adsorplama kabiliyeti doğal zeolite göre daha yüksektir. Deneysel şartlar içerisinde 
metilen mavisi ve nikel için, Langmuir izoterminin adsorpsiyonu daha iyi temsil ettiği 
belirlenirken yalancı ikinci dereceden kinetik modelin adsorpsiyon oluşumunu daha iyi 
açıkladığı ortaya kondu. 
Bor adsorpsiyonunda ise Taguchi Fraksiyonel ayırma yöntemi kullanılarak optimum 
adsorplanma şartlarının sıcaklık için 35°C, bor konsantrasyonu için 30 mgL-1
, katı-sıvı oranı
için 1.0/100, pH için 8 ve temas süresi için 15dk nın olduğu belirlendı. Bu şartlarda yapılan 
denemelerde 9.9465 ve 9.8749 mgL-1
değerlerine ulaşıldı.

Anahtar Kelimeler: Zeolit, klinoptilolit, yüzey özellikleri, adsorpsiyon, izoterm, kinetik, metilen 
mavisi, nikel, bor.

Abstract:
Zeolites are clay minerals which are preferred in adsorption and ion exchange 
processes because of their presence as low cost material and abundant in nature. Zeolites' 
content varies according to their location and regions that also causes to change in the 
physical and chemical properties of zeolites.
In this study, a zeolite from Akdere region of Demirci county in the city of Manisa was 
characterized. The characterization was designed with using, XRF, SEM, TG-DTA-DSC, FTIR, BET surface area anaylses and measurments of zeta potentail. Zeolite samples were 
heated up to 200°C for heat activation, and then were exposed to HCl and H2O2 before 
modification with metal ions. The changes on the surface properties of zeolite samples after 
the treatment with Ca2 + and K+ions were investigated. Clinoptilolite content of the zeolite has 
been determined by XRF, XRD and FTIR analysis. 
The surface area for natural zeolite and peroxide exposed to zeolite are 37.95 m
2/gand 40.34 m2/g, respectively. 
Adsorbed amounts of Methylene blue were 28.6 mg/g and 42.7mg/g at the conditions 
of 20°C, pH 7, 0.05g/100ml adsorban and 30minutes contact time for natural zeolite and Ca2+
modified zeolite samples, respectively. 
In nickel adsorption, the best conditions were determined as 20°C, pH at 7, 
0.1g/100ml adsorban and 60 minutes contact time. For those conditions, the adsorption has 
reached to 3.56 mg/g, 6.01mg/g and 12.37mg/g for natural zeolite, Ca modified, and K 
modified zeolite, respectively.
The results have shown that methylene blue and nickel ion adsorption ability of the 
Ca2 + and K
+ modified zeolite was higher than natural zeolite. Methylene blue and nickel 
adsorption were fitted to Langmuir adsorption isotherm. Pseudo-second-order kinetic model 
were better described the formation of adsorption. 
Boron adsorption conditions were optimized using the Taguchi fractional separation 
method as 35°C for temperature, 30 mgL-1
for boron concentration, 1.0/100 for solidto liquid 
ratio, 8 for pH and 15min for contact time. The confirmation experiments for those conditions 
showed that the amounts of boron left in the solution were 9.9465 and 9.8749 mgL-1

Keywords: Zeolite, Clinoptilolite, surface properties, adsorption, isotherm, kinetics, methylene 
blue, nickel, boron