Metal organik kafeslerin adsorban olarak kullanılmasıyla sulu çözeltilerden boyar madde giderimi
Dye removal from aqueous solutions by using metalorganic frame as adsorbant
Yazar: MELEK DAMLA TEKEL
Danışman: PROF. DR. NALAN TEKİN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Adsorpsiyon kinetiği = Adsorption kinetic ; Deney tasarımı = Experimental design ; Metal organik kafesler = Metal–organic frameworks

Özet:
Bu çalışmada, Ce+3 ve Ho+3 iyonları ve 1,2,4,5-benzentetrakarboksilik asit ligandı kullanılarak hidrotermal yöntemle iki adet metal organik kafes yapı sentezlendi. Sırası ile Ce-MOF ve Ho-MOF olarak simgelenen yapılar sulu çözeltiden Brilliant Yellow (BY) boyasının adsorpsiyonu için adsorban olarak kullanıldı ve adsorpsiyon verimi araştırıldı. 
Sentezlenen Ce-MOF ve Ho-MOF örnekleri taramalı elektron mikroskopu (SEM), X-ışını kırınımı (XRD), Brunauer, Emmet and Teller (BET), termogravimetrik analiz (TGA/DTA) ve Fourier dönüşümlü kızıl ötesi spektroskopisi (FTIR) gibi farklı analiz yöntemleri ile karakterize edildi. Ce-MOF ve Ho-MOF örnekleri için spesifik yüzey alanları 1,51 m2/g ve 15,50 m2/g olarak belirlendi. 
Boya çözeltilerinin başlangıç derişimi, sıcaklık, adsorban miktarı ve pH gibi dört farklı parametrenin boya adsorpsiyonuna etkileri çalışıldı. Ce-MOF ve Ho-MOF ile BY adsorpsiyonuna dört parametrenin etkisi 2k tam faktöriyel deneysel tasarım yöntemi uygulanarak belirlendi. Elde edilen deneysel denge adsorpsiyon verileri Langmuir, Temkin, Freundlich, Dubinin-Radushkevich ve izoterm modelleri ve yalancı-birinci-derece, Elovich, parçacık-içi difüzyon ve yalancı-ikinci-derece kinetik modelleri ile analiz edildi. 
Deneysel adsorpsiyon denge verilerinin Ce-MOF üzerine BY adsorpsiyonu için Freundlich modeline; Ho-MOF üzerine BY adsorpsiyonu için ise Langmuir izoterm modeline uyduğu bulundu. Ce-MOF ve Ho-MOF üzerine BY adsorpsiyon işleminin yalancı-ikinci-derece kinetik modeli izlediği belirlendi. Ce-MOF ve Ho-MOF ile BY adsorpsiyonu için hesaplanan termodinamik parametreler adsorpsiyon işleminin endotermik ve kendiliğinden meydana geldiğini gösterdi.  
Çalışmadan elde edilen sonuçlar sentezlenen Ce-MOF ve Ho-MOF örneklerinin sulu çözeltilerden BY'un giderimi için yüksek verimli bir potansiyel adsorban olarak değerlendirilebileceğini gösterdi.

Abstract:
In this study, two metal organic lattice structures were synthesized by hydrothermal method using Ce+3 and Ho+3 ions and 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid ligand. Respectively, the structures symbolized as Ce-MOF and Ho-MOF, were used as adsorbent for the adsorption of Brilliant Yellow (BY) Colourants from aqueous solution, and the adsorption efficiency was studied.
Synthesized Ce-MOF and Ho-MOF samples were characterized by different analysis methods such as scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD), Brunauer, Emmet and Teller (BET), thermogravimetric analysis (TGA/DTA) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The specific surface areas of Ce-MOF and Ho-MOF samples were determined as 1.51 m2/g and 15.50 m2/g, respectively.
The effects of four different parameters such as initial concentration of dye solutions, temperature, and amount of adsorbent and pH on dye adsorption were studied. The effects of four parameters on Ce-MOF and Ho-MOF and BY adsorption were determined by applying the 2k full factorial experimental design method. Obtained experimental equilibrium adsorption data were analyzed with Langmuir, Temkin, Freundlich, Dubinin-Radushkevich and isotherm models and pseudo-first-order, Elovich, intra-particle diffusion and pseudo-second-order kinetic models.
It was found that the experimental adsorption equilibrium data fit the Freundlich model for BY adsorption on Ce-MOF, and the Langmuir isotherm model for BY adsorption on Ho-MOF. It was determined that BY adsorption on Ce-MOF and Ho-MOF followed the pseudo-second-order kinetic model. The thermodynamic parameters calculated for BY adsorption with Ce-MOF and Ho-MOF showed that the adsorption process was endothermic and spontaneous.
The results obtained from the study showed that the synthesized Ce-MOF and Ho-MOF samples could be used as a high-efficiency potential adsorbent for the removal of BY from aqueous solutions.