CU(II), Nİ (II) ve CO(II)'nin Karacadağ skoryası ile adsorpsiyonunun izoterm, kinetik ve termodinamik analizi
Isotherm,kinetic and thermodynamic analysis of adsorption of CU(II), Nİ (II) and CO(II) with karacadağ scoria
Yazar: MEHMET CAN DAL
Danışman: PROF. DR. ÖMER YAVUZ
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Bakır = Copper ; Kimyasal kinetik = Chemical kinetics ; Nikel = Nickel ; Sorpsiyon izotermleri = Sorption isotherms

Özet:
Bu çalışmada Cu(II), Ni(II), ve Co(II) iyonlarını sulu çözeltiden gidermek için adsorplayıcı olarak, ucuz maliyetli Karacadağ Skoryası (BR1) kullanıldı. BR1; XRD, XRF, FT-IR, BET ve SEM gibi yöntemlerle karekterize edildi. BR1'in irili ufaklı gözenek hacimlerinin, toplam hacmin yarısını bulduğu görüldü. Elde edilen denge verileri Langmuir, Freundlich,Temkin ve Dubinin Radushkevich (D-R) adsorpsiyon modellerine, kinetik veriler ise; yalancı-birinci dereceli model, yalancı-ikinci dereceli model (Ho ve McKay modeli), Weber-Morris ve Elovich modellerine uygulandı. Regresyon analizleri sonucu; denge çalışmaları için Langmuir Modeli, kinetik çalışmaları için ise yalancı-ikinci dereceli model, en uygun modeller olarak bulundu. Cu(II) iyonu 298,313 ve 328 K sıcaklıklarında yapılan adsorpsiyon deneylerinde qm değeri sırasıyla 1,83, 2,23 ve 3,09 mgg-1, 298 313 v3 323 K sıcaklıklarında elde edilen qm değerleri Ni(II) için; 0,73,  1,31 ve 1,80 mgg-1, Co(II) için 0,56,  0,93 ve 1,36 mgg-1 olarak bulundu. Termodinamik çalışmalarda Cu(II) iyonu için 298,313 ve 328 K sıcaklıklarında ΔG değerleri sırasıyla -13,37  -17,12 ve -20,86 kJmol-1; 298,313 ve 323 K sıcaklıklarında ΔG değerleri Ni(II) iyonları için sırasıyla -11,55 -15,07 ve -17,41, Co(II) iyonları için sırasıyla -10,36 -14,72 ve -17,63 kJmol-1 olarak bulundu. Cu(II), Ni(II) ve Co(II) için ΔH değerleri sırasıyla 61,04 58,3 ve 76,36 kJmol-1 olarak bulundu. ΔS değerleri de yine sırasıyla 0,2497 0,2344 ve 0,2910 kJmol-1K-1 olarak bulundu. Termodinamik çalışmalarda ΔH değerlerinin pozitif değerli oluşu; adsorpsiyon olayının endotermik olduğunu ve ΔG değerlerinin negatif oluşu ise olayın kendiliğinden cereyan ettiğini gösterdi.

Abstract:
In this study, to remove copper(II), Ni(II) and Co(II) ions from aqueous solutions low-cost Karacadağ scoria were used. BR1 was characterized by XRD, XRF, FT-IR BET and SEM methods. It was observed that the large and small pore volumes of BR1 amounted to half of the total volume. The equilibrium data obtained are were applied Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin Radushkevich (D-R) adsorption models, and the kinetic data were also applied  to pseudo-first order model, pseudo-second order model (Ho and McKay model), Weber-Morris and Elovich models. As a result of regression analyzes; Langmuir Model for equilibrium studies and pseudo-second model for kinetic studies were found to be the most suitable models. Maximum adsorption capacity of  Cu(II), Ni(II) and Co(II) ions were determined as 1,83, 2,23 and 3,09 mgg-1 ; 0,73,  1,31 and 1,80 mgg-1 0,56,  0,93 and 1,36 mgg-1 at 298,313 and 328 K for copper, 298,313 and 323 K respectively. Thermodynamic parameters such as free energy, entalpy and entropy for adsorption Cu(II), Ni(II) and Co(II) ions onto BR1 are determined as  -13,37  -17,12 and -20,86 ; -11,55 -15,07 and -17,41; -10,36 -14,72 ve -17,63 kJmol-1 for free energy (∆G), 61,04 58,3 ve 76,36 kJmol-1 for entalpy, 0,2497 0,2344 ve 0,2910 kJmol-1K-1 for entropy. The positive value of ΔH in thermodynamic studies showed that The adsorption event was endothermic, also the negative ΔG values showed that the event occurred spontaneously.