Gözenekli karbonların adsorpsiyon kapasiteleri üzerine yüzey modifikasyonunun etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of surface modification on the adsorption capacities of porous carbons
Yazar: GÜLŞEN KARACA
Danışman: DOÇ. DR. FATMA TÜMSEK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Yüzey modifikasyonu = Surface modification

Özet:
Bu tez çalışmasında, gözenekli karbon materyal, tek kap yöntemi (One Pot Method) kullanılarak silika ve karbon eş zamanlı olarak aynı kapta birlikte oluşturulmuştur. Elde edilen numunenin karbonizasyonu sağlanmış ve silikanın yapıdan uzaklaştırılmasıyla gözenekli karbon materyal elde edilmiştir. Gözenekli karbon sentezinde karbon kaynağı olarak Sükroz (C12H22O11) ve silika kaynağı olarak Tetraetil ortosilikat (TEOS) kullanılmıştır. Gözenekli karbon elde edildikten sonra yüzey özelliklerini geliştirmek için bir katyonik sürfaktan olan setiltrimetil amonyum bromür (CTAB) ile modifikasyon
işlemine tabi tutulmuştur. Modifiye gözenekli karbon sulu çözeltiden krom (VI) [Cr(VI)] adsorpsiyonu için kullanılmıştır. Elde edilen malzemelerin azot adsorpsiyonu, X-ışını kırınımı (XRD), Raman spektroskopi, alan emisyonlu taramalı elektron mikroskopu (FESEM), enerji-dağılımlı X-ışınları spektroskopisi (EDS) ve Fourier dönüşümü kızıl ötesi spektroskopisi (FTIR) analizleri ile karakterizasyonları sağlanmıştır. Modifiye gözenekli karbon ile Cr(VI) adsorpsiyonunda ilk olarak modifikasyon için kullanılacak CTAB miktarı belirlenmiştir. Başlangıç Cr(VI) derişimi, çözelti pH'ı, sıcaklık, temas süresinin ve adsorban miktarının modifiye gözenekli karbon ile Cr(VI) adsorpsiyonu üzerinde etkileri incelenmiştir. Maksimum Cr(VI) gideriminin pH=2'de olduğu gözlemlenmiştir. Adsorpsiyonun 4 saat içinde dengeye ulaştığı bulunmuştur. Adsorpsiyon kinetiğini tanımlamak için çeşitli kinetik modeller kullanılmış ve sözde ikinci derece kinetik model iyi
uyum göstermiştir. Deneysel denge verilerine Langmuir ve Freundlich izoterm modelleri uygulanmış ve Langmuir denklemi en uygun izoterm modeli olarak belirlenmiştir. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi 25 oC sıcaklık için 185,94 mg/g olarak bulunmuştur.

Abstract:
In this thesis, porous carbon material, silica and carbon were simultaneously formed together in the same pot using the One Pot Method. Carbonization of the obtained sample was achieved and porous carbon material was obtained by removing silica from the structure. Sucrose as carbon source and Tetraethylortosilicate (TEOS) as silica source were used in porous carbon synthesis. After the porous carbon was obtained, it was modified with cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB), a cationic surfactant, to improve its surface properties. Modified porous carbon was used for the adsorption of Chromium (VI) [Cr(VI)] from aqueous solution. The obtained materials were characterized by nitrogen adsorption, X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, field emission scanning electron microscope (FE-SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analyzes. For the adsorption of Cr(VI) with the modified
porous carbon, the amount of CTAB to be used for the modification was determined first. The effects of initial Cr(VI) concentration, solution pH, temperature, contact time and adsorbent amount on the adsorption of Cr(VI) with modified porous carbon were investigated. It was observed that the maximum Cr(VI) removal was at pH = 2. Adsorption reached equilibrium within 4 hours. Various kinetic models have been used to describe the adsorption kinetics and the Pseudo second order kinetic model has a good fit. Langmuir and Freundlich isotherm models were applied to the experimental equilibrium data and the Langmuir equation was determined as the most suitable isotherm model. The maximum adsorption capacity was found to be 185,94 mg / g at 25oC.