2-(2'-hidroksifenil)benzotiyazol ile modifiye edilmiş silika partiküller kullanılarak metal iyonlarının adsorpsiyonu
Adsorption of metal ions using silica particles modified with 2-(2ʹ-hydroxyphenyl)benzothiazole
Yazar: MELEK GÜÇOĞLU
Danışman: PROF. DR. NURAY ŞATIROĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada metal iyonlarının su numunelerinden uzaklaştırılması için kimyasal olarak fonksiyonlanmış silika jel ile yeni bir malzeme hazırlanmıştır. Organik ligand 5-kloro-2-(2'-hidroksifenil)benzotiyazol (HPBT) sentezlenmiş ve HPBT silika yüzey üzerine kimyasal olarak immobilize edilmiştir (Si-L). Yeni sentezlenen ligand, FT-IR, elementel analiz ve H-NMR ile karakterize edilmiştir. Silika partiküllerin fonksiyonlanması öncesi ve sonrası yapısını karakterize etmek için SEM, EDX, N2 adsorpsiyonu, elementel analiz ve FT-IR kullanılmıştır. Bu yeni sentezlenmiş Si-L adsorbent, su numunelerinden Cu(II), Pb(II), Cd(II), Co(II) ve Ni(II) gibi ağır metal iyonlarının uzaklaştırılması için kullanılmıştır. Metal iyonlarının başlangıç derişiminin, adsorpsiyon süresinin ve çözelti pH'ının etkileri incelenmiştir. Cu(II), Pb(II), Cd(II), Co(II) ve Ni(II)'nin tekli, ikili ve beş bileşenli sistemlerde sulu çözeltilerden seçici olarak uzaklaştırılması incelenmiştir. Deneysel izoterm verileri Langmuir, Freundlich ve Dubinin Raduskevizch (D-R) izoterm modelleri kullanılarak analiz edilmiştir. Si-L partiküllerin adsorpsiyon kapasitesinin Cu(II), Pb(II), Cd(II), Co(II) ve Ni(II) için sırasıyla 20±0.50, 69±0.55, 25±0.35, 14±0.50 ve 23±0.60 mg/g (0.315±0.008, 0.333±0.003, 0.222±0.004, 0.238±0.009 ve 0.392±0.01 mmol/g) olduğu bulunmuştur. Si-L partiküllerden ilgilenilen metal iyonlarının desorpsiyonu için 0.1 M EDTA - 0.01 M HCl karışımı kullanılmıştır. Ayrıca, Si-L partiküllerin adsorpsiyon performansı, sentetik atık su örneğinde incelenmiştir.

Abstract:
In this study, a new material for removal of metal ions from water samples was prepared by the chemically functionalization of silica gel. The organic ligand 5-chloro-2-(2'-hydroxyphenyl)benzothiazole (HPBT) was synthesized and HPBT was chemically immobilized onto silica surface (Si-L). The newly synthesized ligand has been characterized by FT-IR, elemental analysis and H-NMR.  SEM, EDX, N2 adsorption, elemental analysis and FT-IR have been used to characterize the structure of silica particles before and after functionalization. This new synthesized Si-L adsorbent was used for the removal of heavy metal ions such as Cu(II), Pb(II), Cd(II), Co(II) and Ni(II) from water samples. The effects of initial concentration of metal ions, adsorption time and solution pH were investigated. The selective removal of Cu(II), Pb(II), Cd(II), Co(II) and Ni(II) from aqueous solutions in single, binary and five component systems were examined. The experimental isotherm data were analyzed using Langmuir, Freundlich, and Dubinin Raduskevizch (D-R) isotherm models. The adsorption capacity of Si-L particles is found to be 20±0.50, 69±0.55, 25±0.35, 14±0.50 and 23±0.60 mg/g (0.315±0.008, 0.333±0.003, 0.222±0.004, 0.238±0.009 ve 0.392±0.01 mmol/g) for Cu(II), Pb(II), Cd(II), Co(II) and Ni(II) respectively. Mixture of 0.1 M EDTA - 0.01 M HCl was used for desorption of investigated metal ions from the Si-L particles. Furthermore, the adsorption performance of Si-L particles was investigated in synthetic wastewater sample.