Manyetik kitosan-halloysit nanokompozitlerin üretilmesi ve karakterizasyonu: Cr ve metilen mavisi adsorpsiyonunun incelenmesi
Production and characterization of magnetic chitosan-halloysite nanocomposites: Investigation of adsorption of Cr and methylene blue
Yazar: EZGİ TÜRKEŞ
Danışman: PROF. DR. YEŞİM SAĞ AÇIKEL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Endüstriyel atık su = Industrial waste water

Özet:
Tez çalışmasının amacı manyetik halloysit nanotüpleri (MHLT), biyopolimerik kitosan (KTS) ile nanokompozit hale getirerek, endüstriyel atık sulardaki kalıcı ve düşük derişimleri bile toksik olan Cr (VI) ağır metali ve katyonik bir boyar madde olan metilen mavisini uzaklaştırmaktır. Saf halloysit (HLT) nanotüplerine manyetik özellik kazandırma işlemi birlikte çöktürme metodu kullanılarak gerçekleştirilmiş ve manyetik halloysit (MHLT) nanotüpleri sentezlenmiştir. MHLT nanotüpleri ise KTS biyopolimeri ile nanokompozit hale getirilmiş ve karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. MHLT-KTS nanokompoziti ve nanokompoziti oluşturan bileşenlerin saf hallerinin karakterizasyonu FT-IR, TGA, SEM, TEM, BET, VSM, parçacık boyut analizleri ile yapılmıştır. MHLT-KTS nanopartiküllerine Cr (VI) ve metilen mavisi adsorpsiyonu ortam pH' ının, adsorbent miktarının, nanokompozit malzemeyi oluşturan bileşenlerin birbirine oranının ve başlangıç konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak incelenmiştir. MHLT-KTS nanokompozitleri üzerine Cr (VI) adsorpsiyonu için optimum koşullar pH 5,0, MHLT-KTS miktarı 150 mg ve MHLT-KTS kütle oranı 1:2 olarak bulunmuştur. Cr (VI) adsorpsiyonu için 10 mg/L başlangıç konsantrasyonunda maksimum adsorpsiyon verimliliği %77,63 olarak bulunmuştur. MHLT-KTS üzerine metilen mavisi adsorpsiyonu için optimum koşullar pH 8,0, MHLT-KTS miktarı 25 mg ve MHLT-KTS kütle oranı 2:1 olarak belirlenmiştir. MHLT-KTS üzerine Cr (VI) adsorpsiyonu ve metilen mavisi adsorpsiyonu çalışmalarından elde edilen adsorpsiyon denge verileri kullanılarak Langmuir, Freundlich ve Redlich-Peterson modellerine uyum incelenmiştir. MHLT-KTS nanokompozitleri üzerine Cr (VI) ve metilen mavisi adsorpsiyon kinetiğinin ise her iki bileşen içinde yalancı ikinci derece modele uyum sağladığı tespit edilmiştir. Tez çalışması kapsamında Cr (VI) ve metilen mavisi tekli sistemlerinin dışında, hem Cr (VI) hem de metilen mavisi içeren ikili sistemlerin de adsorpsiyonu araştırılmış olup, adsorpsiyon dengesi incelenerek ikili sistemler için adsorpsiyon modellerine uyumu değerlendirilmiştir.

Abstract:
The aim of the thesis is to remove Cr (VI) heavy metal and cationic dye methylene blue, which are toxic and permanent even in low concentrations in the industrial wastewater, by making nanocomposite with magnetic halloysite nanotubes and biopolymeric chitosan (KTS). The magnetic properties of pure halloysite nanotubes (HLT) were achieved by using the co-precipitation method and magnetic halloysite (MHLT) nanotubes were synthesized. MHLT nanotubes were made into nanocomposites with KTS biopolymer and characterization studies were carried out. Characterization of MHLT-KTS nanocomposites and pure states of the components forming the nanocomposite were performed by FT-IR, TGA, SEM, TEM, BET, VSM, particle size analysis. Cr (VI) and methylene blue adsorption on MHLT-KTS nanoparticles were investigated as a function of medium pH, amount of adsorbent, the ratio of the components forming the nanocomposite material, and the initial concentration. The optimum conditions for Cr (VI) adsorption on the MHLT-KTS nanocomposites were pH 5,0, 150 mg MHLT-KTS and MHLT-KTS mass ratio 1:2. The maximum adsorption efficiency was found to be %77,63 for Cr (VI) adsorption at an initial concentration of 10 mg/L. The optimum conditions for methylene blue adsorption on MHLT-KTS were pH 8,0, 25 mg MHLT-KTS and MHLT-KTS mass ratio 2:1. The adsorption equilibrium data obtained from Cr (VI) adsorption and methylene blue adsorption studies on MHLT-KTS were used to investigate the compatibility of Langmuir, Freundlich and Redlich-Peterson models. It was found that Cr (VI) and methylene blue adsorption kinetics on MHLT-KTS nanocomposites are compatible with pseudo second-order models for both components. In this thesis study, besides Cr (VI) and methylene blue single systems, the adsorption of binary systems containing both Cr and methylene blue was investigated and adsorption balance was investigated, its compatibility with adsorption models for binary systems was evaluated.