Çeşitli karbon tabanlı nanomalzemeler kullanılarak atıksulardaki Cu(II) iyonunun giderimi
The removal of copper (II) ions from wastewater by using various carbon based nanomaterials
Yazar: KADRİYE SERTAKAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NUKET KARTAL TEMEL
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Atık su = Waste water ; Ağır metaller = Heavy metals ; Kinetik = Kinetics ; Termodinamik = Thermodynamics ; İzotermler = Isotherms

Özet:
Atıksuların içerdiği kirliliklerin başında toksik etki yaratan ağır metaller gelmektedir. Bu çalışmada, bir ağır metal türü olan Bakır (II) iyonlarının sentetik olarak hazırlanan çözeltisinden adsorpsiyon yöntemiyle giderilmesi sistematik olarak karşılaştırılmıştır. Adsorban olarak farklı tip (p-MWCNT, A-MWCNT ve Ribon) ve boyutlardaki (<7nm (kısa-uzun), 20-30nm (kısa-uzun), 50-80nm (kısa-uzun) karbon tabanlı nanomalzemeler kullanılmıştır. pH, adsorban miktarı, sıcaklık ve Bakır (II) iyonunun başlangıç derişimi gibi parametrelerin adsorpsiyon üzerine olan etkisi araştırılmıştır. Adsorpsiyon sonrası çözeltide kalan Bakır (II) iyonunun derişimini ölçmek için Atomik Absorpsiyon Spektrofotometre (AAS) cihazı kullanılmıştır. Karakterizasyon analizleri taramalı elekron mikroskopu (SEM) ile yapılmıştır.  Elde edilen optimum koşullar pH:5.5; adsorban miktarı 0.5 g L-1, Bakır (II) başlangıç derişimi 30 mg L-1 ve sıcaklık 25 °C olup, bu koşullardaki en yüksek yüzde giderim değeri Ribon (50-80 nm, uzun) için % 98.4997'dir. Ayrıca, kinetik, izoterm ve termodinamik parametreler araştırılmıştır. Tepkimenin yalancı ikinci derecen kinetik denklemine ve Langmuir izotermine daha yatkın olduğu gözlenmiştir. Negatif ∆G°, ∆H° ve ∆S° değerleri sırasıyla; tepkimenin kendiliğinden olmaya istekli olduğunu, ekzotermik yani ısı veren bir tepkime olduğunu ve katı-sıvı arasındaki rastlantısallığın azaldığını göstermektedir.

Anahtar Kelimeler: Ağır metal, bakır (II), atıksu, karbon-tabanlı nanomalzemeler, adsorpsiyon, izoterm, kinetik, termodinamik

Abstract:
Heavy metals have toxic effect are one of the most important pollution contained in wastewater. In this study, the removal of copper (II) ions known as a heavy metal species from synthetic solution was sistematically compared by adsorption method. Multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs such as p-MWCNT, A-MWCNT and Ribon) of different sizes (<7nm (short-long), 20-30nm (short-long), 50-80nm (short-long)) were used as adsorbent. The effects of pH, adsorbent dosage, initial metal ion concentration and temperature on the adsorption process were studied via batch method. Copper (II) adsorption from aqueous solution was carried out using MWCNTs and measured by atomic absorption spectrometry (AAS). The nanoparticles were characterized using scanning electron microscopy (SEM). The optained optimum conditions are pH 5.5; adsorbent amount 0.5 g L-1; copper (II) initial concentration 30 mg L-1, temperature 25 °C and the maximum percent removal were found to be 98.4997% for Ribon (50-80 nm long) the optimum conditions mentioned in above. The kinetic, isotherm and thermodynamics parameters were also investigated for copper (II) adsorption. The results show that the pseudo second order kinetic equation and the Langmuir isotherm fit the experimental data. The negative ∆G°, ∆H° ve ∆S° parameters showed the spontaneous, exothermic and physical nature of the adsorption process, respectively.

Keywords: Heavy metal, copper (II), wastewater, carbon-based nanometarials,   adsorption, isotherm, kinetic, thermodynamic.