Nano-alüminyum oksit sentezi ve adsorban olarak kullanılabilirliğinin değerlendirilmesi
Synthesis of nano-aluminum oxide and evaluation of its usability as an adsorbent
Yazar: MELİKE OCAK ÖZKAN
Danışman: DOÇ. DR. NİLAY BAYLAN GÜLSOY
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Temel İşlemler ve Termodinamik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Son zamanlarda, nano-metal oksitlerin sahip oldukları dikkat çekici özelliklerinden dolayı, nano-metal oksitlerin adsorban olarak kullanımları büyük ilgi görmektedir. Bu bağlamda, bu tez çalışması kapsamında sulu ortamdan karboksilik asitlerin adsorpsiyonu nano-alüminyum oksit (Al2O3) kullanılarak incelenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, basit ve ekonomik bir  çöktürme tekniği kullanılarak nano-alüminyum oksit sentezlenmiş olup, sentezlenen nanoparçaçıkların karakterizasyonu Brunauer-Emmett-Teller (BET), Fourier transform kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve XRD analizleri ile yapılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında, sentezlenen nano-alüminyum oksitin adsorban olarak kullanılabilirliği değerlendirilmiştir. Bu amaçla, nano-alüminyum oksit kullanılarak çeşitli karboksilik asitlerin (formik asit, asetik asit ve propiyonik asit) sulu ortamdan adsorpsiyon yöntemiyle ayrılması araştırılmıştır. Adsorpsiyon prosesine etki eden faktörler, adsorpsiyon temas süresi (30-240 dakika), asit konsantrasyonu (%2–10 w/w), sıcaklık (25–55 °C) ve Al2O3 miktarı (0,05–0,25 g) incelenerek, optimum adsorpsiyon koşulları belirlenmiştir. Son olarak, karboksilik asitlerin nano-alüminyum oksit ile adsorpsiyon sürecini açıklamak için adsorsiyon modelleme çalışmaları (izoterm, kinetik ve termodinamik çalışmaları) gerçekleştirilmiştir. Maksimum adsorpsiyon kapasiteleri sırasıyla formik asit için 771 mg.g-1, asetik asit için 451 mg.g-1 ve propiyonik asit için 381 mg.g-1 olarak bulunmuştur. Elde edilen adsorpsiyon sonuçları, sentezlenen nano-alüminyum oksitin karboksilik asitlerin adsorpsiyonunda kullanılabilecek etkili, yeni bir adsorban olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Recently, the use of nano-metal oxides as adsorbent has attracted great interest due to the remarkable properties of nano-metal oxides. Within the scope of this thesis, the adsorption of carboxylic acids from aqueous media was investigated using nano-aluminum oxide (Al2O3). In the first stage of the study, nano-aluminum oxide was synthesized using a simple and economical precipitation technique, and the characterization of the synthesized nanoparticles was executed by Brunauer-Emmett-Teller (BET), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscope (SEM) and XRD analyzes. In the second stage of the study, the usability of the synthesized nano-aluminum oxide as an adsorbent was evaluated. For this purpose, the separation of various carboxylic acids (formic acid, acetic acid and propionic acid) from the aqueous medium by adsorption method using nano-aluminum oxide was investigated. The factors affecting the adsorption process, adsorption contact time (30-240 minutes), acid concentration (2–10% w/w), temperature (25–55 °C) and Al2O3 amount (0.05–0.25 g) were examined, and optimum adsorption conditions were determined. Finally, adsorption modeling studies (isotherm, kinetic and thermodynamic studies) were carried out to explain the adsorption process of carboxylic acids onto nano-aluminum oxide particles. The maximum adsorption capacities were found to be 771 mg.g-1 for formic acid, 451 mg.g-1 for acetic acid and 381 mg.g-1 for propionic acid, respectively. The obtained adsorption results showed that the synthesized nano-aluminum oxide is an effective new adsorbent that can be used in the adsorption of carboxylic acids.