Karbamotiyolilimidamit içeren reçine hazırlanması ve sulu çözeltilerden metal iyonlarının uzaklaştırılması için kullanılması
Preparation of resin containing karbamotiyolilimidamit and use for removal of metal ions from aqueous solutions
Yazar: ENVER ER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. RAMAZAN COŞKUN
Bozok Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, düşük konsantrasyonlarda bile insan sağlığını olumsuz yönde etkileyen Cr(VI) iyonlarını sulu çözeltilerden gidermek için yeni bir adsorban hazırlandı. Bu amaçla, 4-aminobenzonitril çıkış maddesinden çeşitli reaktifler kullanılarak monomer, daha sonra bu monomer uygun bir başlatıcı ve çapraz bağlayıcı ile polimerleştirilerek reçine sentezlendi. Bu reçinenin alkali etanol içerisinde tiyoüre ile modifikasyonu gerçekleştirilerek istenilen adsorban hazırlandı ve FTIR, TGA, SEM ve BET analizleri ile karakterize edildi. Adsorbanın nötral pH noktası belirlendi. Daha sonra adsorpsiyon üzerine; başlangıç Cr(VI) konsantrasyonu, pH'ın, sıcaklığın, süre ve adsorban miktarının etkileri incelendi. Ayrıca nitrat, sülfat gibi anyonların ve kurşun, nikel ve kadmiyum gibi katyonların etkileri de araştırıldı. Adsorpsiyonun maksimum olduğu optimum şartlar ve adsorbanın kapasitesi belirlendi. Ayrıca izoterm, kinetik ve termodinamik çalışmalarda gerçekleştirildi. Adsorpsiyon dengesine 6 saatte ulaşıldığı, optimum pH'ın 2 olduğu, artan konsantrasyon miktarı ve artan sıcaklıkla adsorplanan Cr(VI) iyonu miktarının arttığı gözlendi. Cr(VI) adsorpsiyon sonuçları Langmuir, Freundlich ve Dubinin-Radushkevich izotermlerine uygulandı ve izoterm sabitleri hesaplandı. Cr(VI) adsorpsiyon verilerinin en iyi Langmuir izotermine uygunluk gösterdiği ve adsorpsiyon kapasitesinin 25 0C'de 88,5 mg/g olduğu belirlendi. Kinetik çalışma verileri yalancı birinci dereceden, yalancı ikinci dereceden ve partikül içi difüzyon kinetik modellerine uygulanarak kinetik veriler hesaplandı. Kinetik verilerinden geliştirilen adsorbana Cr(VI)'nın adsorpsiyonu yalancı ikinci dereceden kinetik modeline uyduğu bulunmuştur. Termodinamik çalışma sonuçlarından ΔG0, ΔH0 ve ΔS0 değerleri hesaplandı. Adsorpsiyonun istemli ve endotermik olduğu belirlendi. Hazırlanan adsorbanın, pH 2'de nitrat, sülfat gibi anyonların ve kurşun, nikel ve kadmiyumun gibi toksik metallerin varlığında ise Cr(VI) adsorpsiyonunun etkilenmediği yani adsorbanın Cr(VI)'ya seçici olduğu bulundu.

Anahtar kelimeler: Polimerizasyon, Reçine, Modifikasyon, Adsorpsiyon, Cr(VI), Kinetik, Termodinamik.

Abstract:
In this study, a new adsorbent was prepared to remove chromium (VI) ions adversely affect human health even at low concentrations from aqueous solutions. For this purpose, a new monomer using 4-aminobenzonitrile and various reagents was synthesized. Using this monomer, resin was synthesized by suitable initiator and crosslinker. Then the desired adsorbent was prepared by performing alkali modification with thiourea in ethanol and was characterized by FTIR, TGA, SEM and BET analysis. The neutral pH point of adsorbent was determined. Later, the effects of initial ion concentration, pH, temperature, time, amount of adsorbent on adsorption were investigated. Moreover, on adsorption both anions like nitrate and sulfate and cations like lead, cadmium and nickel, were also investigated. The optimal adsorption conditions that adsorption was maximum and the maximum adsorption capacity was determined. In addition, isotherm, kinetic and thermodynamic studies were also carried out. It was found that adsorption equilibrium time was 6 hours, optimum pH was 2, the adsorption amount of chromium (VI) increased with increasing chrome concentration and increasing temperature. Cr (VI) adsorption results are applied Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich isotherms and isotherm constants were calculated. Cr (VI) adsorption data showed compliance best with the Langmuir isotherm, and adsorption capacity of adsorbent was found 88.5 mg / g at 25 0C. Kinetic study data were evaluated with applying pseudo-first order kinetic model, pseudo-second order kinetic model and the particle intra-diffusion kinetic model and kinetic constants were calculated. From kinetic data, adsorption of Cr (VI) onto developed adsorbent was found to comply with pseudo-second kinetic model. From the results of thermodynamic study, values of ΔG0, ΔH0 and ΔS0 were calculated. It was determined that the adsorption was endothermic and spontaneous. Prepared adsorbent chromium (VI) adsorption was decreased at pH 2 in the presence of anions such as nitrate and sulfate, but in the presence of toxic metals such as Pb2+, Ni2+ and Cd2+ the adsorption of chrome was not affected, that is, adsorbent was found to be selective for Cr (VI).

Keywords: Polymerization, Resin, Modification, Adsorption, Cr(VI), Kinetics, Thermodynamics.