Metilen mavisinin çinko oksit kaplı montmorillonit ile giderimi ve bulanık mantık ile modellenmesi
Removal of methylene blue with zinc oxide coated montmorillonite and modeling with fuzzy logic
Yazar: SAMET BALTA
Danışman: DOÇ. DR. ESRA ALTINTIĞ
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Anorganik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada kil minerallerinden montmorillonit (MMT) etkili nanokompozit
adsorban olarak kullanılmak amacı ile ZnO ile kaplandı. Öncelikle, ZnO ile
montmorollonit ile kaplanmış (ZnO/MMT) adsorbanının yüzey özellikleri, X-Işını
Kırınımı, Taramalı Elektron Mikroskobu ve Fourier Dönüşümü Kızılötesi
Spektroskopisi gibi spektroskopik teknikler kullanılarak karakterize edildi. XRD
ölçümleri, ZnO/MMT nanokompozitlerinde altıgen wurtzit yapısına sahip ZnO
nanopartiküllerinin varlığını ortaya çıkarmıştır. Metilen Blue boyar maddesinin
gideriminde ZnO/MMT nanokompoziti adsorplayıcı olarak kullanılmıştır. Daha
sonra Temas süresi, adsorban dozu, başlangıç konsantrasyonu ve pH gibi farklı
adsorbent parametrelerinin etkileri araştırıldı. Ayrıca bu absorbent parametreleri
kullanılarak daha sonra yapılacak olan akademik çalışmalara deneysel bir altyapı
sunması ve giderim oranlarının daha kolay hesaplanabilmesi için bir bulanık model
geliştirilmiştir. Deneysel verilerden elde edilen adsorpsiyon izotermlerinin ve bulanık
modelden elde edilen test verilerinin Langmiur izoterm modeli ile uyumlu olduğunu
gösterdi. En yüksek adsorpsiyon kapasitesi 318 K de 384,62 mg/g olarak
hesaplanmıştır. Metilen Blue adsorpsiyonunu en iyi tanımlayan kinetic modelin ise
sözde ikinci derece kinetik model olduğu saptanmıştır. Termodinamik deneyler
adsorpsiyonun kendiliğinden ve ekzotermik olduğunu göstermiştir. Geri kazanım
sonuçları nanokompozitlerin stabilitesi ve dayanıklılığı nedeniyle en az yedi kez
kullanılabileceğini göstermektedir. Sonuç olarak ZnO/MMT nanokompozitinin
Metilen Mavisinin sulu çözeltilerden uzaklaştırılması için ümit verici bir adsorban
görevi görebilir olduğudur.

Abstract:
In this study, clay mineral montmorillonite (MMT) was coated with ZnO to be used
as an effective nanocomposite adsorbent. First, the surface properties of the ZnO
coated montmorollonite (ZnO/MMT) adsorbent were characterized using Fourier
Transform Infrared Spectroscopy, X-Ray Diffraction and Scanning Electron
Microscopy. The presence of hexagonal wurtzite ZnO nanoparticles in ZnO/MMT
nanocomposites was revealed by X-Ray Diffraction measurements. ZnO/MMT
nanocomposite was used as adsorbent to remove methylene blue dye. Then, the
effects of different parameters such as contact time, adsorbent dose, initial
concentration, temperature and initial pH were investigated. In addition, using these
absorbent parameters, a fuzzy model was developed to provide an experimental
background for future academic studies and to calculate the removal rates more
easily. It showed that the adsorption isotherms obtained from the experimental data
and the test data obtained from the fuzzy model are compatible with the Langmiur
isotherm model. The highest adsorption capacity was calculated as 384.62 mg/g at
318 K. It was determined that the kinetic model that best describes methylene Blue
adsorption is the pseudo-second order kinetic model. Thermodynamic experiments
have shown that adsorption is spontaneous and exothermic. Regeneration results
show that nanocomposites can be used at least seven times due to their stability and
durability. The result is that the ZnO/MMT nanocomposite can serve as a promising
adsorbent for the removal of Methylene Blue from aqueous solutions.