Sulu ortamdan polimer adsorbentle Bakır (II) ve Çinko (II) uzaklaştırılmasının incelenmesi
Investigation of Copper (II) and Zinc (II) removal from aqueous medium with polymer adsorbent
Yazar: AHMET CELİL SARI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SIDDIKA GAMZE ERZENGİN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorbentler = Adsorbents ; Adsorpsiyon = Adsorption ; Bakır = Copper ; Karakterizasyon = Characterization ; Çinko = Zinc

Özet:
Ağır metaller yüksek oranda çevresel risk oluşturan ve bu nedenle özellikle atık 
sudan uzaklaştırılması gereken maddelerdir. Bu tez çalışmasında, polimetakrilik asit 
ana zinciriyle polietilen glikol metil eter akrilat yan zincirleri olan çapraz bağlı 
polimer sentezlenmiştir. Bu polimerin, çevre ve insan sağlığı için atık sularda ciddi 
tehdit oluşturan ve belirli sınırlara kadar azaltılması gereken Cu (II) ve Zn (II) 
iyonlarının adsorpsiyon yöntemiyle uzaklaştırılmasında adsorbent olarak kullanımı 
araştırılmıştır. Polimer adsorbentin karakterizasyon işlemleri XRD, SEM-EDS ve 
FTIR teknikleriyle gerçekleştirilmiştir. Bakır ve çinko iyonlarının adsorpsiyonuna 
etki eden başlangıç metal konsantrasyonu, pH ve sıcaklık parametreleri kesikli 
deneylerle incelenmiştir. Adsorpsiyon verilerini tanımlamak için Langmuir, 
Freundlich ve Temkin izotermlerinin kullanılabilirliliği değerlendirilmiştir. Ayrıca, 
adsorpsiyon işleminin farklı sıcaklıklardaki termodinamiği, polimer adsorbentin 
rejenerasyonu ve iyon seçiciliği diğer araştırılan başlıklar olmuştur. Adsorpsiyon 
işlemi sonucunda optimum metal iyon başlangıç konsantrasyonu 25 mg. L
-1
, sıcaklık 
25 ºC ve pH değeri ise 8 olarak belirlenmiştir. Adsorpsiyon modelleri incelendiğinde
Cu (II) ve Zn (II) iyonları için sırasıyla, Langmuir modelinde R
2 değeri 0,95 ve 0,97, 
Freundlich modelinde R2 değeri 0,997 ve 0,98, Temkin modelinde R2 değeri 0,88 ve 
0,92 olarak elde edilmiştir. Bu verilere göre adsorpsiyon işleminin üç model için de
uygun olduğu görülmüştür. Termodinamik çalışma sonucunda Cu (II) ve Zn (II) için
elde edilen negatif ∆Gº değerleri adsorpsiyon işleminin kendiliğinden olduğunu, Cu 
(II) için (∆Hº=-27.18 kJ. mol-1
) ve Zn (II) için (∆Hº=+4.87 kJ. mol-1
) değerlerinin ise
sırasıyla ekzotermik ve endotermik adsorpsiyonu gösterdiği belirlenmiştir. Toplam 3 
döngü olarak gerçekleştirilen adsorpsiyon-desorpsiyon işlemlerinde polimer 
adsorbentin adsorplama yüzdesindeki kararlılık, bu adsorbentin tekrar kullanılabilir
bir adsorbent olduğunu ortaya koymuştur. Seçicilik deneylerinde ise, aynı 
konsantrasyonda Cu (II) ve Zn (II) içeren ortamda elektronegatifliği daha yüksek ve 
iyonik yarıçapı daha küçük olan Cu (II) iyonları polimer adsorbent tarafından daha 
yüksek oranda seçilmiştir.

Abstract:
Heavy metals are substances that pose a high environmental risk and therefore must 
be removed from wastewater. In this thesis, a cross-linked polymer with 
polymethacrylic acid main chain and polyethylene glycol methyl ether acrylate side 
chains was synthesized. The use of this polymer as an adsorbent in the removal of Cu 
(II) and Zn (II) ions, which pose a serious threat to the environment and human 
health in wastewater and which should be reduced up to certain limits, by adsorption 
method has been investigated. The characterization processes of the polymer 
adsorbent were carried out by XRD, SEM-EDS and FTIR techniques. Initial metal 
concentration, pH and temperature parameters affecting the adsorption of copper and 
zinc ions were investigated by batch experiments. The usability of the Langmuir, 
Freundlich, and Temkin isotherms was evaluated to describe the adsorption data. In 
addition, thermodynamics of the adsorption process at different temperatures, 
regeneration of the polymer adsorbent and ion selectivity were other researched 
topics. As a result of the adsorption process, the optimum metal ion initial 
concentration is 25 mg. L-1
, temperature was determined as 25 ºC and pH value was 
determined as 8. When the adsorption models are examined, the R2 values for Cu (II) 
and Zn (II) ions has been obtained 0,95 and 0,97 in the Langmuir model, 0,997 and 
0,98 in the Freundlich model, and 0,88 and 0,92 in the Temkin model. According to 
these data, the adsorption process was seen to be suitable for all three models. As a 
result of the thermodynamic study, the negative ∆Gº values obtained for Cu (II) and 
Zn (II) indicate that the adsorption process is spontaneous, it was determined that the 
values (∆Hº=-27,18 kJ. mol-1
) for Cu (II) and (∆Hº=+4,87 kJ. mol-1
) for Zn (II) 
showed exothermic and endothermic adsorption, respectively. The stability in the 
adsorption percentage of the polymer adsorbent in the adsorption-desorption 
processes carried out as a total of 3 cycles revealed that this adsorbent is a reusable 
adsorbent. In the selectivity experiments, Cu (II) ions with higher electronegativity
and smaller ionic radius were selected by the polymer adsorbent at a higher rate in 
the medium containing Cu (II) and Zn (II) at the same concentration.