Rodamin b ve merosiyanin 540 dye bileşiklerinin kil (Ünye bentonit) içeren süspansiyonlarda moleküler adsorpsiyonu, agregasyonu ve fotofiziği
Molecular adsorption, aggregation and photophysics of rhodamine b and merocyanine-540 dye compounds in suspensions including clay (Unye benonite)
Yazar: MEHMET KAYA
Danışman: PROF. DR. YAVUZ ONGANER
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Rodamin B (Rh-B) ve Merosiyanin 540 (MC-540) dye bileşiklerinin Ünye bentonit kili (UB)  ve setil trimetil amonyum bromür (CTAB) ile modifiye edilmiş kil (CTAB-UB) kullanılarak atık sulardan uzaklaştırılması için, öncelikle etkileşim zamanı, boyar madde konsantrasyonu, adsorban miktarı, sıcaklık, pH ve iyonik şiddetin adsorpsiyon üzerindeki etkileri incelendi. Adsorpsiyon prosesini anlamak için deneysel veriler Freundlich ve Langmuir izoterm modellerine uygulandı. Korelasyon katsayısı değerleri karşılaştırıldığında, Freundlich modelinin Langmuir modelinden daha iyi bir fit verdiği belirlenmiştir. Rh-B ve MC-540'ın adsorpsiyon sisteminde, "n" değeri, çalışılan tüm konsantrasyon aralığında adsorpsiyon şiddetinin yüksek olduğunu göstermektedir. Ayrıca adsorpsiyon kinetiği ve termodinamiğine ait veriler, sırasıyla yalancı I. ve II. derece kinetik modelleri ve van't Hoff eşitliği yardımıyla tanımlanmıştır. Adsorpsiyon kinetiğinin yalancı II. derece modeline uymuştur ve termodinamik sonuçlara göre, adsorpsiyon prosesinin doğası ΔG'nin negatif, ΔS'nin pozitif olmalarından dolayı, kendiliğinden gerçekleşmektedir. Rh-B ve MC-540 dye moleküllerinin kil örnekleri arasına girmesiyle elde edilen nano kompozit materyaller, SEM, partikül boyut analizi, XRD, FT-IR ve termal analiz teknikleri kullanılarak incelendi. Bununla birlikte, Rh-B ve MC-540 moleküllerinin kil süspansiyonlarındaki fotofiziksel özellikleri, absorpsiyon spektroskopisi, durgun hal ve zamana bağlı floresans spektroskopi teknikleri kullanılarak çalışıldı. Aynı konsantrasyonlarda çözeltilerde elde edilen moleküler davranışlarla kıyaslandığında, boyarmadde ve kil örnekleri arasındaki etkileşimler, kil süspansiyonlarında önemli ölçüde spektroskopik ve optik değişikliklere neden olmaktadır. Bu değişimler boyar maddenin monomer yapısından olduğu kadar dimer, H ve J- agregat yapılarından da kaynaklanmaktadır.

Abstract:
Due to the removal of Rhodamine B (Rh-B) and Merocyanine 540 dye compounds from wastewater using Unye bentonite (UB) clay and cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) modified Unye bentonite (CTAB-UB),  it was principally investigated the effects of  contact time, concentration of dye, amount of adsorbent, temperature, pH and ionic strength on adsorption. In order to understand the adsorption process, the Langmuir and Freundlich isotherm models were applied to the experimental data. It was determined that the Freundlich model yields a much better fit than the Langmuir model, when the correlation coefficient values are compared. In the adsorption system of Rh-B and MC-540, n value which indicates that adsorption intensity is high over the entire range of concentrations studied. Also, the adsorption kinetic and thermodynamic data were described by the pseudo-first and second-order kinetic model and van't Hoff equation, respectively. Kinetics of adsorption obeyed second order rate equation and according to the thermodynamic results, the nature of adsorption process is spontaneous due to the negative values of ΔG, and the positive ΔS values. Nano composite materials, obtained Rh-B and MC-540 dye molecules by intercalating into the clay samples, were investigated using SEM (Scanning electron microscopy), particle size distribution, XRD (X-ray diffraction), FT-IR (Fourier transformed infra-red spectroscopy) and thermal analysis techniques. Besides, the photophysical properties of Rh-B and MC-540 in clay suspension were studied by using absorption, steady state and time resolved fluorescence spectroscopy techniques. Interactions between clay samples and Rh-B and MC-540 molecules in clay suspension caused significant changes in their optical and spectral properties, comparing with molecular behaviours of them in aqueous solution at the same concentration. These changes are due to formation of dimer, H and J-aggregates of dye molecules in clay suspension as well as the presence of monomeric structures.