Yeni kil-polimer kompozitlerinin sentezlenmesi ile sulu çözeltilerden brilliant yellow boyasının giderimi
Synthesis of new calcinated sepiolite poly (vinylimidazole) compozites and use for removal of brilliant yellow from aqueous solutions
Yazar: ADEM ÜLKER
Danışman: PROF. DR. NALAN TEKİN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Klassifikasyon-kalsinasyon yöntemi = Classification-Calcination method ; Nanokompozitler = Nanocomposites ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Yüzeysel soğurma = Surface adsorption

Özet:
Tekstil, kozmetik, yiyecek, kağıt, plastik ve deri gibi çeşitli endüstri alanlarında yaygın bir şekilde kullanılan organik boyalar su kirliliği yaratan en önemli problemlerden biridir. Organik boyaların çevrede bozunurluğunun düşük olması sebebiyle sulardan ve atık sulardan giderimi çevre ve halk sağlığının korunması açısından önemlidir. Organik boyaların giderimi için fiziksel, kimyasal, fizikokimyasal ve biyolojik pek çok metot geliştirilmiş ve kullanılmıştır. Bu metotlar arasında adsorpsiyon boya giderimi için ekonomik ve etkili bir metot olarak değerlendirilmektedir. Organik boyaların giderimi için farklı adsorbanlar kullanılmasına rağmen, adsorbanların yüksek rejenerasyon maliyeti, düşük akış hızı ve atık sulardan adsorbanların zor ayrılması gibi bazı problemler nedeni ile atık suların kirleticilerden temizlenmesi hala zor bir işlemdir. Bu nedenle, atık sulardan organik boyaların giderimi için yeni adsorpsiyon materyallerinin araştırılması, elde edilecek adsorbanın düşük maliyeti, biyobozunurluğu ve çevreye dost doğası gereği değerli olacaktır. Polimerik adsorban materyaller atık su uygulamalarında son zamanlarda önemli rol oynamaktadır. Polimerik hidrojel materyaller pek çok farklı alanda kullanılmaları ve uygulamaları nedeni ile gittikçe artan bilimsel bir öneme sahiptirler. Son yıllarda, polimerik adsorbanların adsorpsiyon özelliklerinin modifikasyonu potansiyel olarak çalışılmaktadır. Literatürde, kil-polimer kompozitleri kullanılarak organik boyaların gideriminin gerçekleştirildiği birkaç çalışma olmasına rağmen, şimdiye kadar Brilliant Yellow adsorpsiyonu için sepiyolit-poli(vinilimidazol) ve kalsine edilmiş sepiyolit-poli(vinilimidazol) kompozitleri kullanılarak yapılmış herhangi bir çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışmada, çapraz bağlayıcı varlığında in-situ polimerizasyonu vasıtasıyla yeni kompozit materyaller (sepiyolit ve kalsine sepiyolit- poli(vinilimidazol) kompozitleri) hazırlandı. Hazırlanan kompozitlerin FTIR, XRD, SEM, TGA/DTA ve BET analizleri ile karakterizasyon işlemleri gerçekleştirildi. Karakterizasyon işleminden sonra, hazırlanan kompozitler sulu çözeltilerden Brilliant Yellow (BY) boyasının giderimi için adsorban olarak kullanıldı. Temas süresi, sıcaklık, pH, boya derişimi ve adsorban miktarı gibi faktörlerin organik boya adsorpsiyonuna etkisi araştırıldı. Belirlenen adsorpsiyon denge verileri kullanılarak kinetik, termodinamik ve izoterm çalışmaları gerçekleştirildi. Belirlenen kil-polimer kompozitlerinin adsorpsiyon kapasiteleri organik boyanın giderimi için karşılaştırıldı.
Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, Kalsinasyon, Kompozit, Sepiyolit.

Abstract:
Organic dyes are widely used in various industries such as textile, cosmetic, food, paper, plastic and leather and one of the most important water pollution problems. These organic dyes are non-degradable and persistent in the environment. Therefore, the elimination of organic dye from water and wastewater is important to protect environment and public health. Various methods of organic dye removal have been studied and developed including physical, chemical, physico-chemical and biological methods. Among these methods, adsorption is considered as an economical and efficient method for dye removal. Although different adsorbents have used for organic dye removal, it is still difficult to purify wastewater due to some problems in adsorption of organic dyes by adsorbents, such as high cost for regeneration, low flow rate, and difficult separation of absorbent from wastewater. Therefore, attempts to explore novel adsorption materials for removal of organic dyes from wastewater will be valuable due to their low cost, bio-degradability and friend-environmental nature. Recently, polymeric adsorbent materials play an important role in the treatment of wastewater. Polymeric hydrogel materials have attracted more scientific interest due to their many uses and applications in many fields, such as molecular filters, super absorbents, and contact lenses. In recent years, the modification of adsorption properties of the polymeric adsorbents was potentially studied. Although a few studies are reported on the removal of organic dyes by using clay-polymer composites, there is no report on sepiolite-PVI and calcined sepiolite-PVI composite for Brilliant Yellow adsorption yet. It will be expected that the obtained composites have high adsorption capacities for organic dye. 
In this study novel composite materials (sepiolite, and calcined sepiolite-poly(vinylimidazole) (PVI) composites)  were prepared by in situ polymerization method with cross-linker. The prepared composites were characterized by FTIR, XRD, SEM, TGA/DTA, and BET analysis. After characterization, the composite was potentially studied for removal of Brilliant Yellow (BY) dye from aqueous solutions. Different factors that could affect the organic dye adsorption behavior were studied as time of contact, temperature, pH, dye concentration and amount of adsorbent. The kinetic, thermodynamic and isotherm studies were done by using obtained equilibrium adsorption data. Adsorption capacities of obtained clay-polymer composites were compared for removal of organic dye. It will be expected that results obtained from this study will be published in SCI journals and presented in national and international conferences to contribute to the world of science.
Keywords: Adsorption, Calcination, Composites, Sepiolite.