SnO2/M-ZLT katalizörünün sentezi ve metilen mavisi boyarmaddesinin sulu çözeltilerden giderilmesi için sonokatalitik oksidasyon prosesleri ile incelenmesi
Synthesis of SnO2/M-ZLT catalyst and investigation by using sonocatalytic oxidation processes for the removal of methylene blue dye from aqueous solutions
Yazar: HAKAN ÖNEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT KIRANŞAN
Gümüşhane Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Azo boyar maddeler = Azo dyestuffs ; Endüstriyel boyar madde = Industrial dystuff ; Hidroksil radikali = Hydroxil radical ; Kimyasal oksidasyon = Chemical oxidation ; Metal oksit katalizörü = Metal oxide catalyst

Özet:
Bu çalışmada sonokatalitik oksidasyon prosesi kullanılarak atık sulardan boyarmadde giderimi ve proses üzerine etki eden parametreler incelenmiştir. Bu amaçla SnO2 katalizörü ve SnO2@M-ZLT hibrit nanokatalizörü sol-jel yöntemi ile sentezlenmiştir. Zeolit minerali, SnO2 ve SnO2@M-ZLT nanokatalizörleri, X-ışınları Floresansı (XRF), X-ışınları kırınımı (XRD), fourier dönüşümlü infrared spektroskopi (FT-IR), taramalı elektron mikroskopi (SEM), geçirimli elektron mikroskopi (TEM) teknikleri ile karakterize edilmiş ve katalizörün başarılı bir şekilde sentezlendiği anlaşılmıştır. Azot adsorpsiyon-desorpsiyon izotermlerinden zeolit ve sentezlenen katalizörlerin yüzey özellikleri ve BJH por-boyut dağılımları belirlenmiştir. SnO2 ve SnO2@M-ZLT nanokatalizörleri kullanılarak Metilen Mavisi (MM) boyarmaddesinin gideriminde sonokatalitik oksidasyon prosesine etki eden parametreler incelenmiştir. SnO2@M-ZLT nanokatalizörü kullanılarak boyarmaddelerin giderimi üzerine, başlangıç boyarmadde konsantrasyonu, katalizör miktarı, farklı katalizörlerin boyarmadde gideriminde pH etkisi, inorganik ve organik radikal gidericilerin etkisi,  SnO2@M-ZLT nanokatalizörünün sonokatalitik olarak tekrar kullanılabilirliği gibi parametreler araştırılmıştır. SnO2@M-ZLT katalizörünün 10 g L-1 ve başlangıç boyarmadde konsantrasyonunun 10 mg L-1 olduğu deney şartlarında 120 dakika sonokatalitik oksidasyon reaksiyonu sonucu MM'nin en yüksek giderim verimi %97.40 seviyesinde gerçekleşmiştir. SnO2@M-ZLT'in 5.0 g L-1 olduğu sabit katalizör miktarında farklı MM konsansantrasyonlarında en yüsek giderim verimi 5 mg L-1'de  %95.05 seviyesinde gerçekleşmiştir. SnO2@M-ZLT katalizörünün yeniden kullanılabilirliği birkaç ardışık çalışmada incelenmiş ve tekrarlanan 5 çalışmadan sonra katalizörün iyi bir performans verimi görülmüştür.

Abstract:
In this study, dye removal from wastewater using sonocatalytic oxidation process and the parameters affecting the process were investigation. For this purpose, SnO2 catalyst and SnO2@M-ZLT hybrid nanocatalyst were synthesized by the sol-gel method. Zeolite mineral, SnO2 and SnO2@M-ZLT nanocatalysts, X-ray Fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) techniques and it was understood that the catalyst was successfully synthesized. Surface properties and BJH pore-size distributions of zeolite and synthesized catalysts were determined from nitrogen adsorption-desorption isotherms. The parameters affecting the sonocatalytic oxidation process in the removal of Methylene Blue (MB) dye using SnO2 and SnO2@M-ZLT nanocatalysts were examined. On the removal of dyestuffs using the SnO2@M-ZLT nanocatalyst, parameters such as initial dyestuff concentration, catalyst amount, pH effect of different catalysts on dyestuff removal, the effect of inorganic and organic radical scavengers and sonocatalytic reusability of the SnO2@M-ZLT nanocatalyst were investigated. Under the experimental conditions where the SnO2@M-ZLT catalyst was 10 g L-1 and the initial dye concentration was 10 mg L-1, the highest removal efficiency of MB was achieved at 97.40% as a result of the sonocatalytic oxidation reaction for 120 minutes. At a fixed catalyst amount of SnO2@M-ZLT of 5.0 g L-1, the highest removal efficiency at different MB concentrations was 95.05% at 5 mg L-1. The reusability of the SnO2@M-ZLT catalyst was investigation in the several consecutive studies and good performance efficiency of the catalyst was observed after 5 repeated studies.