Nanoboyutlu aktif karbon içeren pamuklu kumaş ile Cu(II) iyonlarının kapalı devre su sistemlerinde giderimi
Activated carbon nano-dimensional and cotton fabrics containing Cu (II) removal in ions my closed circuit water systems
Yazar: NURCAN COŞGUN
Danışman: DOÇ. DR. AHMET DEMİRAK
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Canlıların biyolojik faaliyetlerini sürdürebilmesi için hayati önem taşıyan suyun giderek azalması ve çeşitli faaliyetler sonucu oluşan su kirliliği günümüzün temel sorunu haline gelmiştir. Su kirliliğine sebep olan faktörlere baktığımızda en fazla paya sahip, endüstriyel faaliyetlerin atıkları olduğunu görmekteyiz. Endüstriyel faaliyetler sonucu açığa çıkan atık sular içerdiği yüksek toksik maddeler ve ağır metaller sebebiyle canlı organizmalar için tehlike oluşturmaktadır. Endüstriyel atık sular yüksek miktarda bakır bileşikleri içermektedir. Atık suların içerdiği bakır iyonların giderilmesi için, kimyasal çöktürme, ultrafiltrasyon, ters osmoz, iyon değiştirme, biyolojik prosesler ve adsorpsiyon gibi çeşitli yöntemler uygulanmaktadır.
Bu çalışmada, fındık kabuklarından elde edilen aktif karbonun pamuklu organik kumaş fibrillerine yerleştirilerek hazırlanan filtre ile kapalı devre su sisteminde bakır iyonlarının adsorspsiyon yöntemi ile giderimi sağlanmıştır. Yapılan çalışmada adsorpsiyon izotermleri ve kinetik modelleri de incelenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda  kesikli yöntemle,  pH:5, 100mg/L Cu(NO3)2.3H2O çözeltisi ve  25°C sıcaklık optimum şartlar olarak belirlenmiştir. Adsorpsiyon deney sonuçları incelendiğinde, izoterm sabitlerine ve korelasyon katsayılarına göre en uygun izoterm modelinin Langmuir olduğu belirlenmiştir. Kinetik çalışmalar sonucu ise, ham kumaş ile yapılan adsorpsiyon çalışması 1° kinetik modeline uyarken aktif karbon içerikli kumaş ile yapılan adsorpsiyon çalışmasının 2° kinetik modeline uyduğu belirlenmiştir. Adsropsiyon çalışması yapılan kumaşların yüzey morfolojisi incelendiğinde SEM görüntüleri ve EDS sonuçları yapılan adsorpsiyon çalışmasını desteklemiştir. Fibrillerine aktif karbon içeren kumaşın kapalı devre su sisteminde uygulanabilir olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
The depletion of water sources that are very vital for all creatures to sustain their biological activities and the water pollution caused by several factors are fundamental problems of nowadays. When examining the causes of water pollution, the highest portion among them includes the wastes of industrial activities. Waste water occurring as a result of industrial activities is very dangerous to living organisms because of having highly toxic substances, and heavy metals and ions. Moreover, it contains high amount of copper compounds. Various methods, such as chemical precipitation, ultrafiltration, reverse osmosis, ion exchange, biological processes and adsorption are used to eliminate and remove copper ions inside the waste water.
In this study, the elimination of copper ions in the closed-circuit water system was implemented by incorporating active carbons obtained from nutshells into the cotton, organic fabric fibrils. In the present study, adsorption isotherms and kinetic models were investigated. Experimental studies were conducted using the Batch method with an optimum acidity pH level of 5, Cu(NO3)2.3H2O solution with a 100 mg/L concentration level, at room temperature (RT) for 12 hours. When the adsorption results were examined, it was determined that the most suitable isotherm model fitting to the isotherm and correlation constants was the Langmuir type. It was observed after kinetics studies that the adsorption using the raw fabric adapted to the 1° kinetic model, while the adsorption study using the fabric reinforced with active carbon adapted to the 2° kinetic model. Scanning Electron Microscopy (SEM) images and Electron Dispersive Spectroscopy (EDS) results were obtained by examining the surface morphologies of fabrics used for adsorption studies. Both SEM images and EDS results supported the adsortion studies. It was concluded that the fabric reinforced with active carbon was applicable to the closed-circuit water system.