Manyezit cevheri kullanılarak hazırlanan manyezit-al katmanlı çift hidroksit kompozitin sulu çözeltiden azo boyar madde gideriminde kullanılabilirliğinin araştırılması
The investigation of the usability of magnesite-al layered double hydroxide composite prepared using magnesite ore in azo dye removal from aqueous solution
Yazar: AYŞE MİNE TOSPATLI
Danışman: PROF. DR. İLKER KIPÇAK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Yapılan çalışmada, manyezit cevheri ve alüminyum nitrat kullanılarak katmanlı çift hidroksit adsorbanı (Manyezit-Al KÇH) sentezlenmiş, karakterize edilmiş ve adsorpsiyon yöntemiyle sulu çözeltiden Reactive Black 5 (RB5) azo boyar maddesinin gideriminde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Manyezit ve Manyezit-Al KÇH kompozitinin karakterizasyonları XRF, XRD, FTIR ve SEM/EDS analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon yoluyla RB5 giderimine, adsorban miktarının, pH değerinin, temas süresinin, başlangıç derişiminin ve sıcaklığın etkileri araştırılmıştır. Adsorban miktarı 0,02 g, pH 6, temas süresi 1440 dk, başlangıç derişimi 100 mg/L ve 25°C uygun deney koşulları olarak belirlenmiştir. Ayrıca adsorpsiyon kinetiği, izotermi ve termodinamiği aydınlatılmıştır. Adsorban miktarı arttıkça giderim verimi artmıştır. pH arttıkça giderim veriminde artış gözlenmiştir. Adsorpsiyon işlemi 24 saatte dengeye ulaşmıştır. Ayrıca adsorpsiyon kinetiği araştırılmış yalancı ikinci derece kinetik modele uyum sağladığı tespit edilmiştir. Başlangıç derişimi ve sıcaklığın etkisi birlikte incelenmiş olup, boyar madde derişimi arttıkça giderim verimi azalmıştır. Adsorpsiyon süreci Langmuir ve Freundlich izotermleri ile değerlendirilmiş Langmuir izotermi ile daha uyumlu olduğu tespit edilmiştir. 25°C'deki maksimum adsorpsiyon kapasitesi ise 196,08 mg/g olarak saptanmıştır. Adsorpsiyon termodinamik verilerine göre, 25°C sıcaklıkta ΔG°, ΔH°, ΔS° değerleri sırasıyla -30,25 kJ/mol, -20,57 kJ/mol, 32,54 J/mol K olarak hesaplanmıştır ve bu veriler neticesinde adsorpsiyonun kendiliğinden gerçekleştiği, ekzotermik olduğu ve düzensizliğe eğilimde artış gösterdiği değerlendirilmiştir.

Abstract:
In this study, a layered double hydroxide adsorbent (Magnesite-Al KÇH) from was synthesized using magnesite ore and aluminium nitrate, characterized and used for the removal of Reactive Black 5 (RB5) azo dye from aqueous solution by adsorption method. Characterization of magnesite and Magnesite-Al KÇH composite was carried out by XRF, XRD, FTIR and SEM/EDS analyzes. The effects of adsorbent amount, pH value, contact time, initial concentration and temperature on RB5 removal by adsorption were investigated. The amount of adsorbent 0,02 g, pH 6, contact time 1440 min, initial concentration 100 mg/L and 25°C were determined as suitable experimental conditions. In addition, adsorption kinetics, isotherm and thermodynamics were clarified. The removal efficiency increased with increasing adsorbent amount. The removal efficiency increased as the pH increased. The adsorption process reached equilibrium in 24 hours. In addition, the adsorption kinetics were investigated and it was found that it conformed to the pseudo-second order kinetic model. The effect of initial concentration and temperature were also examined, and as the azo dye concentration increased, the removal efficiency decreased. Adsorption process was evaluated with the Langmuir and Freundlich isotherms and it was found to be more compatible with the Langmuir isotherm. The maximum adsorption capacity at 25°C was found to be 196,08 mg/g. According to adsorption thermodynamic data, ΔG°, ΔH°, ΔS° values at 25°C were calculated as -30,25 kJ/mol, -20,57 kJ/mol, 32,54 J/molK, respectively. It was evaluated that the adsorption occurred spontaneously, was exothermic and showed an increased tendency to disorder.