ZnO nanopartikül katkılı biyokompozitlerin hazırlanması ve ağır metal giderme potansiyellerinin araştırılması
Preparation of ZnO nanoparticle additive biocomposites and ınvestigation of their heavy metal removal potential
Yazar: Öter, Çiğdem; Gök, Özgül
Dergi: Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Vol. 15 No. 4, 2025
Anahtar kelimeler: Physical Properties of Materials ; Malzemelerin Fiziksel Özellikleri ; Nanochemistry ; Nanokimya ; Adsorpsiyon,Biyokompozit,Cr (VI),İzoterm,Kinetik ; Adsorption,Biocomposite,Cr (VI),İsotherm,Kinetics

Son zamanlarda, gözenekli biyokompozit malzemelere gömülmüş metal nanopartiküller, katalizör destekleri, sensörler, enerji depolaması ve adsorpsiyon uygulamaları gibi çeşitli alanlarda önemli bir rol oynamaktadır. Çalışmada nişasta, kil ve polietilen glikolün (nişasta/kil/PEG20000) farklı yüzde oranlarında kullanılmasıyla sentezlenen biyokompozitler, Malva sylvestris özütü kullanılarak yeşil sentez ile hazırlanan ZnO partikülleriyle birleştirildi. Bu çalışma ile ilk defa sentezlenmiş olan ZnO katkılı biyokompozitler, FT-IR, XPS, SEM, TGA ve BET analizleri kullanılarak karakterize edildi. Karakterizasyon işlemleri sonucunda, kompozitlerdeki kil oranı arttıkça termal kararlılığın ve yüzey alanının arttığı belirlenmiştir. Buna bağlı olarak en yüksek yüzey alanı ve gözenekliliğe sahip KPEG-ZnO kompoziti sulu çözeltilerden Cr(VI) iyonunun giderimi için adsorban olarak seçilmiştir. Yapılan adsorpsiyon işleminde optimum adsorpsiyon koşulları (t= 45 dk, pH= 2.0, C0= 50 mg/L, adsorban dozu= 1.0 g/L) belirlenmiştir. Ayrıca adsorpsiyon kinetiğinin Pseudo ikinci dereceden kinetik modeline, adsorpsiyon denge verilerinin ise Langmuir izoterm modeline daha uygun olduğu belirlenmiştir. KPEG-ZnO için Cr (VI) maksimum adsorpsiyon kapasitesi 145.8 mg/g olarak bulunmuştur. Deneysel sonuçlar, KPEG-ZnO kompozitinin sulu çözeltiden Cr (VI) iyonunun uzaklaştırılmasında çevre dostu, düşük maliyetli ve kolay elde edilebilir adsorban olduğunu göstermiştir.

Recently, metal nanoparticles embedded in porous biocomposite materials have played an important role in various fields such as catalyst supports, sensors, energy storage and adsorption applications. In this study, biocomposites synthesized with different proportions of starch, clay and polyethylene glycol (starch/clay/PEG20000) were combined with ZnO particles prepared by green synthesis with Malva sylvestris extract. The ZnO-doped biocomposites synthesized for the first time in this study were characterized by FT-IR, XPS, SEM, TGA and BET analyzes. As a result of the characterization processes, it was found that the thermal stability and surface area increased with increasing clay content in the composites. Accordingly, the KPEG-ZnO composite with the highest surface area and porosity was selected as the adsorbent for the removal of Cr(VI) ions from aqueous solutions. Optimal adsorption conditions (t= 45 min, pH= 2.0, C0= 50 mg/L, adsorbent dose= 1.0 g/L) were determined for the adsorption process. It was also found that the pseudo-second order kinetic model for adsorption kinetics and Langmuir's isothermal model for adsorption equilibrium data were more appropriate. The maximum adsorption capacity of Cr (VI) for KPEG-ZnO was found to be 145.8 mg/g. The experimental results showed that the KPEG-ZnO composite is an environmentally friendly, inexpensive and readily available adsorbent for the removal of Cr (VI) ions from aqueous solutions.