Borik asitin derişik sulu çözeltilerinden modifiye aktif karbon ve aljinat bazlı adsorbanlar ile giderilmesi
Removal of boric acid from it's concentrated aqueous solutions using modified activated carbon and alginate-based adsorbents
Yazar: KÜBRA ASLAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA BURCU ALP
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Borik asitin derişik sulu çözeltilerinden giderilmesinde kullanılmak üzere modifiye aktif karbon ve aljinat bazlı kompozit adsorbanlar hazırlanmıştır. Kompozit adsorbanlar (Na-aljinat, mannitol ve okside edilmiş aktif karbon) enkapsülasyon yöntemi uygulanarak hazırlanmıştır. Aktif karbonun modifikasyonu iki adımda gerçekleştirilmiştir. İlk olarak aktif karbonun HNO3 ile oksidasyonu yapılmış, daha sonra FeCl3.6H20 ve FeSO4.7H2O (2:1) kullanılarak manyetik aktif karbon elde edilmiştir. Üretilen beş farklı adsorbent ile kesikli adsorpsiyon deneyleri gerçekleştirilmiş; adsorpsiyon kapasitesi, mekanizması ve kinetik çalışmaları yapılmıştır. 
Adsorbentlerin kristal yapısı XRD ile belirlenmiştir. Yüzey morfolojileri SEM ve optik mikroskop ile incelenmiştir. Adsorpsiyon öncesi ve sonrası fonksiyonel grupları FTIR spektroskopisi ile belirlenmiştir. Adsorbentlerin Langmuir ve Freundlich izotermlerine uyumları incelenmiştir. Langmuir izoterm modeline tüm adsorbentlerin regrasyon katsayısı R2 0,92-0,99 aralığında uyduğu görülmüştür. Langmuir parametreleri maksimum adsorpsiyon kapasitesi (qm)değerleri 13,22-24,81 mmol/g aralığında, adsorpsiyon enerjisi ile ilgili sabit (KL) sabitleri ise 7,44-54 L/mmol aralığında bulunmuştur. Mannitol ilavesi aljinatın adsorpsiyon kapasitesini yaklaşık %44 arttırmıştır. Freundlich izoterm modeline MAC dışında tüm adsorbentlerin regrasyon katsayısı R2 0,92-0,99 aralığında uyduğu bulunmuştur. Freundlich izoterm parametreleri adsorplama kapasitesi ölçüsü olan KF değeri 21-275 aralığında bulunmuştur. Adsorpsiyon kinetiğinin yalancı 1. dereceden, yalancı 2. dereceden ve partikül içi difüzyon kinetik modellerine uygunluğu incelenmiştir. Aljinat bazlı adsorbentlerin adsorpsiyon kinetiği yalancı 2. dereceden kinetik modeli ile regrasyon katsayısı R2 0,88-0,99 aralığında uyumlu olduğu, manyetik aktif karbonun ise hiçbir kinetik model ile uyumlu olmadığı görülmüştür.

Abstract:
Modified activated carbon and algnate based composite adsorbent were prepared to remove boric acid from it's concentrated aques solutions. Composite adsorbents (Na-alginate, mannitol and oxidized active carbon) were prepared by encapsulation method. The modification of the activated carbon was performed in two steps. Firstly the oxidation of activated carbon with HNO3 was carried out and then FeCl3.6H2O and FeSO4.7H2O (2:1 ratio) were used to obtain the magnetic activated carbon. Batch adsorption experiments were performed with five different samples; adsorption capacity, mechanism and kinetic parameters were investigated. 
The crystal structure of the adsorbents was determined by XRD analysis. Surface morphologies were investigated by SEM and optical microscope. Functional groups before and after adsorption were examined by FTIR spectroscopy. The compatibility of adsorbents with Langmuir and Freundlich isotherms were investigated. Langmuir isotherm model was found to fit all adsorbents in the range of 0.92-0.99 R2 regression coefficient. Langmuir parameters, maximum adsorption capacity (qm) was determined in the range of 13.22-24.81 mmol/g and constants related to adsorption energy (KL) were calculated in the range of 7.44-54 L/mmol. The addition of mannitol increased the adsorption capacity of the alginate by approximately 44%. The regression coefficients R2 of all adsorbents except the modified activated carbon were found to fit with the Freundlich isotherm model with R2 of 0.92-0.99. Freundlich isotherm parameters KF value which is a measure of adsorption capacity was found in the range to 21- 275.  The consistency of the adsorption kinetics with the pseudo- first order, the pseudo-second order and the intraparticle diffusion kinetics models were investigated. The adsorption kinetics of alginate-based adsorbents were found to be compatible with the pseudo-second order kinetic model in the range of 0.88-0.99 R2, whereas the magnetic activated carbon was not compatible with any kinetic model.