Biyokömür/silikajel hibrit sorban materyalin sentezi ve sulu çözeltilerden Ni(II) giderim potansiyelinin incelenmesi
Synthesis of biochar/silicagel hybrid sorbent material and investigation of Ni(II) removal potential from aqueous solutions
Yazar: DUYGUN AGİN
Danışman: PROF. DR. SİBEL AKAR
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Başta ağır metaller olmak üzere, su kaynaklarına kontamine olmuş çeşitli kirleticilerin giderimine yönelik etkili ve alternatif adsorbanların geliştirilmesi günümüzün önemli bir araştırma alanını oluşturmaktadır. Bu bağlamda, biyokömürler öne çıkan adsorban materyaller arasında bulunmaktadır. Çalışmamızda, Borrago officinalis bitkisel biyokütlesinden hazırlanan biyokömür, silikajel ile modifiye edilerek Ni(II) iyonlarının çözelti ortamından giderilmesi amacıyla kullanılmıştır. Bu doğrultuda, Ni(II) iyonları için kesikli ve sürekli sistemde adsorpsiyon çalışmaları yapılmıştır. Kesikli sistemde pH, adsorban miktarı, karıştırma hızı, ortam sıcaklığı, karıştırma süresi ve başlangıç Ni(II) derişimi parametreleri incelenerek optimize edilmiş, adsorpsiyon denge verileri kinetik ve izoterm modelleri ile değerlendirilmiştir. Sürekli sistemde ise adsorban miktarı, akış hızı, kırılma noktası ve desorpsiyon parametreleri incelenmiştir. Geliştirilen materyalin  karakterizasyonunda, zeta potansiyeli ölçümü, IR analizi, SEM-EDS analizleri kullanılmıştır.
Sürekli sistemde optimizasyon çalışmaları sonrasında % 95,85 Ni(II) giderim verimine ulaşılmıştır. Modifiye biyokömür ile Ni(II) giderim sürecinde kinetik verilerin  yalancı-ikinci-dereceden kinetik modele uyumlu olduğu belirlenmiştir. Adsorpsiyon denge verilerinin ise daha çok Langmuir izoterm modeli ile tanımlanabileceği kaydedilmiştir. Gerek kesikli sistem, gerekse sürekli sistem   çalışmalarından elde edilen sonuçlar, önerilen modifiye biyokömürün, sulu ortamdan Ni(II) iyonları gideriminde ekonomik ve etkili bir alternatif olarak kullanım potansiyelini ortaya koymaktadır.

Abstract:
The development of effective and alternative adsorbents for the removal of various pollutants, especially heavy metals, that have contaminated water resources is an important research area of today. In this context, biochars are among the prominent adsorbent materials. In our study, biochar prepared from Borrago officinalis herbal biomass was modified with silica gel and used to remove Ni(II) ions from the solution medium. In this direction, adsorption studies were carried out for Ni(II) ions in batch and continuous systems. In the batch system, pH, adsorbent amount, mixing speed, ambient temperature, mixing time and initial Ni(II) concentration parameters were optimized by examining, adsorption equilibrium data were evaluated with kinetic and isotherm models. In the continuous system, the amount of adsorbent, flow rate, break throught and desorption parameters were investigated. In the characterization of the developed material, zeta potential measurement, IR analysis, SEM-EDS analyzes were used.
After optimization studies in the continuous system, 95.85% Ni(II) removal efficiency was achieved. It was determined that the kinetic data of the Ni(II) removal process with modified biochar were consistent with the pseudo-second-order kinetic model. It was noted that the adsorption equilibrium data could be described mostly with the Langmuir isotherm model. The results obtained from both batch and continuous system studies reveal the potential of the proposed modified biochar as an economical and effective alternative for removing Ni(II) ions from aqueous media.