Zeolitin asit-baz modifikasyonu ve modifiye zeolitin çevre koruma uygulamaları
Acid-base modification of zeolite and environmental protection applications of modified zeolite
Yazar: ÖZLEM ÖTER
Danışman: PROF. DR. HÜSAMETTİN AKÇAY
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2002
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Ağır metaller = Heavy metals ; Modifikasyon = Modification ; Sorpsiyon = Sorption ; Zeolitler = Zeolites ; Çevre koruma = Environmental protection

Özet:
ÖZET Doğal klinoptilolit yüksek iyon değiştirme seçiciliği ve farklı ortamlara dayanıklılığı gibi üstün özellikleriyle çevre kirliliğiyle mücadelede ağır metallerin arıtılmasında iyon değiştirici olarak kullanılabilirler. Zeolitlerin modifikasyonu, iyon değiştirme sürecinin kullanıldığı inorganik tuzlarla muamelesi sonucu gerçekleştirilebildiği gibi, çeşitli asit ve baz çözeltileriyle muamelesi sonucunda da gerçekleştirilebilir. Bu şekilde zeolitler bazı orijinal özelliklerini korurken, bazı yeni önemli özellikler kazanırlar. Kimyasal modifiye zeolitlerde, fiziksel, kimyasal, termokimyasal ve mekanik özellikleri içeren bir yapısal değişim gerçekleşir. Genellikle, modifiye zeolit çevresel problemler için daha kullanışlı özellikler gösterir (Földesova ve ark., 1999; Kang ve Egashira, 1997; Ortega ve ark., 2000; Gates ve ark., 2000; Kooyman ve ark., 1997; Ponthieu ve ark., 1992). Bu çalışmada, geniş rezerve sahip Manisa-Gördes klinoptilol itinin doğal ve modifiye biçimlerinin ağır metal sorpsiyonu incelendi. Doğal ve modifiye zeolitin yapısal değişimi, mineralojik yapı analizi (XRD, XRF, SEM) ve kimyasal yaş analiz yapılarak belirlendi. Asit ve baz işlemlerini içeren kimyasal modifikasyon uygulanarak zeolitin Cu2+, Zn2+, Fe3+ ve Pb2+ sorpsiyonu ve katyon değiştirme özelliklerinin iyileştirilmesi amaçlandı. Bu bağlamda değişik tür klinoptilolitin bu katyonlar için sorpsiyon ve desorpsiyon mekanizması, optimum sorpsiyon koşulları (tane boyutu, derişim, pH, süre, sıvı/katı oranı) Batch Metodu kullanılarak incelendi. Metallerin sorpsiyon kinetikleri Freundlich ve Langmiur izotermi çizilerek incelendi. Metal konsantrasyonları AAS ve UV-vis Spektrofotometre kullanılarak tayin edildi. Doğal ve modifiye zeolitlerin Si/ Al oranı, teorik (TCEC) ve deneysel (CEC) katyon değiştirme kapasitesi hesaplandı. Tüm metaller için en yüksek sorpsiyon doğal ve baz modifiye zeolitlerde gözlendi. Metallerin alım kapasitelerine göre sıralaması Pb2+>Fe3+ >Zn2+>Cu2+ şeklinde belirlendi.

Abstract:
rv ABSTRACT The natural clinoptilolite can be used as an ion exchanger for the removal of heavy metals and for the treatment of environmental pollution because of its desirable characteristics of high ion exchange selectivity and resistance to different media. The modification of zeolites is realized by treatment with acid and base solutions as well as inorganic compounds during which ion-exchange process is utilized.. In this way zeolites gain new valuable properties while they preserve some of their original characteristics. A structural change including physical, chemical, thermochemical and mechanical aspects takes place in chemically modified zeolites. Mostly, the modified zeolite possess more useful characteristics for environmental problems (Földesova ve ark., 1999; Kang ve Egashira, 1997; Ortega ve ark., 2000; Gates ve ark., 2000; Kooyman ve ark., 1997; Ponthieu ve ark., 1992). In this study the sorption effectiveness of Manisa-Gördes clinoptilolite which present a vast reserve has studied. The mineralogical structure (XRD, XRF, SEM), the chemical composition, and the effect of the chemical modification on the structure of the zeolite were carried out. Also, the sorption and cation exchange capacities of the zeolites for Cu2+, Zn2+, Fe3+ ve Pb2+ were improved using acid/base and chemical modifications. Finally, the sorption and desorption mechanisms and optimal conditions (the particle size, the initial cation and/or anion concentration, initial pH, contact time, liquid/solid ratio) for these cations were outlined using Batch method. The sorption kinetics of metals were investigated using Freundlich and Langmiur isotherms. AAS and UV-vis Spectrophotometric methods were used for the determination of metal concentrations. The Si/Al ratio, theoretic (TCEC) and experimental (CEC) cation exchange capacity of natural and modified zeolites were calculated. Maximum sorption with all metals is supplied with natural and base modified zeolites. The order of metals according to cation exchange capacities is found as Pb2+>Fe3+ >Zn2+>Cu2+.