Sudaki organik asitlerin nano malzemelerle giderilmesi
Removal of organic acids in water by nano materials
Yazar: ÖZGE ÇELEBİCAN
Danışman: PROF. DR. İSMAİL İNCİ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Akrilik asit = Acrylic acid ; Formik asitler = Formic acids ; Karakterizasyon = Characterization ; Karbon nanotüp = Carbon nanotube ; Levulinik asitler = Levulinic acids

Özet:
Karbon nanotüpler, üstün adsorban olarak yüksek potansiyele sahip benzersiz ve tek boyutlu makromoleküllerdir. Bu nanomalzemeler, çok geniş bir yüzey alanına ve birçok farklı materyalin ayrılması için güçlü afinite sağlayan gözenekli zengin yapıya sahiptir. Bu çalışmada, sudaki farklı organik asitlerin (formik, levulinik ve akrilik asit) nanoteknolojik bir malzeme, yani çok duvarlı karbon nanotüpler (MWCNT) kullanılarak giderilmesi incelenmiştir. Bu amaçla, formik, levulinik ve akrilik asitin MWCNT ile adsorpsiyonları farklı deneysel koşullarda incelenerek, MWCNT'nin sudaki organik asitler için adsorpsiyon kapasitesi değerleri belirlenmiştir. Bu denemelerde, adsorpsiyon kapasitesini etkileyen temas süresi (30- 210 dk), başlangıç asit konsantrasyonu (%2-10 w/w), sıcaklık (25-45 °C) ve adsorban dozajı (0.01-0.03 g) gibi önemli parametreler araştırılmıştır. Organik asitlerin MWCNT ile adsorpsiyonu için optimal koşullar, yanıt yüzey metodolojisi (RSM) kullanılarak belirlenmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar varyans analizi (ANOVA) ile değerlendirilmiştir. MWCNT'nin karakterizasyonu FTIR ve SEM analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon mekanizmasını belirlemek için, Temkin, Freundlich ve Langmuir adsorpsiyon izoterm modelleri ve Elovich, pseudo-birinci derece, pseudo-ikinci derece kinetik modelleri ile Weber-Morris partikül içi difüzyon modeli uygulanmıştır. Son olarak, termodinamik parametreler belirlenmiştir.

Abstract:
Carbon nanotubes are unique and one-dimensional macromolecules that have high potential as superior adsorbents. These nanomaterials have a very large surface area and porous-rich structure that provides strong affinity for separation of many various materials. In this study, the removal of different organic acids (formic, levulinic and acrylic acids) in water using a nanotechnological material, namely multi-walled carbon nanotubes (MWCNT), was investigated. For this purpose, the adsorption of formic, levulinic and acrylic acids with MWCNT was investigated under different experimental conditions, and the adsorption capacity values of MWCNT for organic acids in water were determined. In these trials, important parameters such as contact time (30-210 min), initial acid concentration (2-10% w/w), temperature (25-45 ℃) and adsorbent dosage (0.01-0.03 g) affecting the adsorption capacity were investigated. The optimal conditions for the adsorption of organic acids with MWCNT were determined using response surface methodology (RSM). The obtained experimental results were evaluated by analysis of variance (ANOVA). The characterization of MWCNT was performed by FTIR and SEM analysis. In order to determine the adsorption mechanism, Langmuir, Freundlich and Temkin adsorption isotherm models, pseudo-first order, pseudo- second order, Elovich kinetic models and Weber-Morris intraparticle diffusion model were applied. Finally, thermodynamic parameters were determined.