Magnetik modifiye mezogözenekli malzemeler kullanılarak çeşitli ağır metal ve anyonların adsorbsiyon uygulaması

Abstract

Bu tez kapsamında, ilk olarak magnetit (Fe3O4) ve düzenli mezogözenekli (MCM-41) partikülleri ayrı ayrı sentezlenmiş, magnetit (Fe3O4)'in MCM-41 ile sentez sırasında birleştirilmesi sağlanarak manyetik mezogözenekli silika (mag-MCM-41) malzeme elde edilmiştir. Elde edilen bu malzemenin kimyasal yüzey modifikasyonları yapılarak sırasıyla, sonucunda, mag-MCM-41-NH2, mag-MCM-41-SH, mag-MCM-41-NN ve mag-MCM-41-NN-Fe+3 malzemeleri sentezlenmiştir. Magnetit (Fe3O4)'in, yüzey merkezli kübik kristal sistem yapısında ve ±15 nm partikül boyutunda sentezlenebildiği FTIR, XRD ve TEM analizleri ile belirlenmiştir. Sentezlenen mag-MCM-41 malzemenin, ortalama 923 m2/g yüzey alanı ile "mezogözenekli" malzeme sınıfında yer aldığı ve hegzagonal özellik gösterdiği, N2 adsorpsiyon-desorpsiyon izotermleri, FTIR, TEM, BET ve SAXS analizleri ile desteklenmiştir. mag-MCM-41-NH2, mag-MCM-41-SH, mag-MCM-41-NN ve mag-MCM-41-NN-Fe+3 malzemelerinin yüzey modifikasyonları FTIR, elementel analiz ve EDTA titrasyonu (Fe+3 analizi) analizleri ile doğrulanmıştır. Adsorban olarak mag-MCM-41, mag-MCM-41-NH2 ve mag-MCM-41-SH malzemeleri kullanılarak Ni(II), Cd(II) ve Cu(II) ağır metal iyonlarının kinetik ve adsorpsiyon izoterm çalışmaları; mag-MCM-41 ve mag-MCM-41-NN-Fe+3 kullanılarak ise fosfat (PO4-3) anyonunun kinetik ve adsorpsiyon izoterm çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon işleminin ardından, manyetik adsorbent malzemeler bir mıknatıs yardımıyla çözelti ortamından kolayca uzaklaştırılabilmiştir. Kinetik ve adsorpsiyon izoterm çalışmaları sonucunda, mag-MCM-41, mag-MCM-41-NN ve mag-MCM-41-NN-Fe+3 adsorbentleri üzerine fosfat anyonu adsorpsiyonunun kimyasal adsorpsiyon olduğu, tüm adsorbentler üzerine fosfat adsorpsiyonunun tek tabakada gerçekleştiği ve MCM-41-NN-Fe+3 adsorbentinin maksimum adsorpsiyon kapasitesi değerinin (q0) diğer adsorbentlere göre daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Ağır metal iyonlarının kinetik ve adsorpsiyon izoterm çalışmaları sonucunda, mag-MCM-41, mag-MCM-41-NH2 ve mag-MCM-41-SH adsorbentleri üzerine Ni(II), Cd(II) ve Cu(II) iyonlarının adsorpsiyonunun kimyasal adsorpsiyon olduğu, tüm adsorbentler üzerine Ni(II), Cd(II) ve Cu(II) ağır metal iyonlarının her birinin ayrı ayrı adsorpsiyonunun tek tabakada gerçekleştiği ve mag-MCM-41-SH adsorbentinin Cd(II) iyonları ile adsorpsiyonunda en yüksek maksimum adsorpsiyon kapasitesine (q0) ulaşıldığı belirlenmiştir.