TTA ekstraktantı ile immobilize edilmiş SBA-15'in sentezi ve radyonüklit sorpsiyonunun incelenmesi
Synthesis of TTA extract immobilized SBA-15 and investigation of its radionuclides sorption
Yazar: MUTLU GÖK
Danışman: PROF. DR. MERAL ERAL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Sorpsiyon = Sorption ; Toryum = Thorium ; Uranyum = Uranium

Özet:
Adsorpsiyon yöntemiyle metallerin arıtılmasında inorganik adsorban malzeme olarak mezogözenekli silika malzemelerin kullanılması, son derece düzenli iki-boyutlu (2D) altıgen yapı ile yüksek yüzey alanına (600-1000 m2/g),  4,6-30 nm aralığında ayarlanabilir gözenek boyutuna, yüksek gözenek hacmine (~1 g/cm3), kalın gözenek duvarlarına (3,1 – 6,4 nm) sahip olması, yüksek termal ve hidrotermal dayanıklılıkları nedeniyle dikkat çekmektedir. Ayrıca, SiO2 çevreye karşı dost olup insanlar için zararsızdır. Bu üstün özellikler onları; metal, metal oksitleri ve organik molekül immobilize edilmiş sorbent materyalleri için gelecek vaat eden destek malzemesi ve adsorban malzemesi yapmaktadır.
Bu çalışmada, öncelikle sorbent destek materyali olarak, düzenli mezopor yapısına sahip SiO2 temelli, yüksek  yüzey alanı, düzenli por yapısı sergileyen SBA-15 (Santa Barbara Amorf  No: 15) sentezi gerçekleştirilmiştir. Bu destek materyal üzerine TTA (2-thenoyltrifluoroacetone) ekstraktantı immobilize edilmiştir. Elde edilen TTA-SBA-15 sorbentin karakterizasyonu; XRD, SEM,  yüzey alanı ve porozite ve FT-IR analizleri ile yapılmıştır. Özellikleri karakterize edilen sorbentin uranyum U(VI) ve toryum Th(IV) sorpsiyonunda kullanılabilirliği incelenmiştir.
Çözeltilerden radyonüklit alım denemeleri kesikli ortam (batch) tekniği ile termostatlı, su banyolu çalkalayıcıda gerçekleştirilmiştir. Sorpsiyonda etkili olan; pH, başlangıç derişimi, çalkalama süresi ve sıcaklık gibi parametrelerin etkisi araştırılmış ve alım koşulları belirlenmiştir. Sorpsiyon verimi radyonüklitin başlangıçtaki ve dengedeki konsantrasyon farkından hesaplanmıştır. Alım işleminden sonra, çözeltide kalan radyonüklit miktarı  ICP-OES cihazında ölçüm yapılarak saptanmıştır. Ayrıca ilgili sorpsiyon izotermleri oluşturulmuş ve termodinamik nicelikler hesaplanmıştır.

Abstract:
Usage of mesoporous silica materials as inorganic adsorbent for purification of metals via adsorption method attract attention due to having an extremely regular two-dimensional (2D) hexagonal structure with high surface area (600-1000 m2/g), adjustable pore size in the range of 4,6-30 nm, high pore volume (~1 g/cm3), thick pore walls (3,1-6,4 nm), high thermal and hydrothermal durability. Besides, SiO2 is eco-friendly and harmless to human health. These superior properties make them promising support material and adsorbent material for metal, metal oxide and organic molecule immobilized sorbent materials.
In this study, the synthesis of nanoporous SBA-15 (Santa Barbara Amorphous No.15) has been carried out as a sorbent support material which is regular mesoporous SiO2 based structure, with very high surface area and homogenous pore structure. TTA (2-thenoyltrifluoroacetone) extractant was immobilized onto this support material. The characterization of the synthesized material TTA-SBA-15 was carried out by XRD, SEM, surface area and porosity and FT-IR analyses. The usability of this sorbent material was tested for uranium U(VI) and thorium Th(IV) sorption from aqueous solutions.

Radionuclide uptake experiments from solutions were carried out in shaking water bath by using batch technique. The effect of pH, initial concentration, shaking time and temperature parameters which are affective in sorption were researched and optimum uptake conditions were determined. Sorption efficiency was calculated from the difference between radionuclide initial and equal concentrations. After uptake process, the amount of radionuclide remained in the solution was determined by using ICP-OES measurement device. Also, sorption isotherms were generated and thermodynamic quantities were calculated.