Sudan arsenik giderimi için nanomalzemelerin sentezi ve doğal malzemelerin geliştirilmesi

Abstract

Doktora tez çalışması kapsamında farklı nano-malzemeler sentezlenerek ve doğal malzemeler modifiye edilerek sudan arsenik (As-V) iyonu giderilmesi hedeflenmiştir. Sentezlenen malzemeler demir-oksit (DO), taç eter katkılı demir oksit (DO-TE) ve metal organik çerçeve (MOF) nano-malzemeleridir. Modifiye edilen doğal malzemeler ise farklı boyutlarda zeolit örnekleridir. Toz zeolit (ZEO), FeCI3 ile işlem görmüş toz zeolit (ZEOFe), çakıl zeolit (TZEO) ve Fe3O4 ile kaplanmış çakıl zeolit (TZEO-DO) malzemeleri doktora tez kapsamında kullanılmıştır. Sentezlenen malzemelerin XRF, XRD, FT-IR, TGA, SEM, TEM, PPMS ve BET karakterizasyon analizleri yapılarak malzemeler hakkında gerekli bilgiler elde edilmiştir. ICP-MS analizleri yapılarak numunelerdeki As (V) miktarları belirlenmiştir. Design Expert optimizasyon yöntemi kullanılarak As (V) adsorpsiyonu optimize edilmiştir. ZEO-Fe ve MOF malzemelerinin ayrıca kinetik ve izoterm denklemlerine uygunluğu incelenmiştir. DO-TE nano-malzemesi DO üzerinden geliştirildiği için DO ve DO-TE birlikte modellenmiştir. Deneyeler kesikli sistemde 0,3 g/L adsorban kullanılarak oda sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. Farklı pH, konsantrasyon ve zaman aralıkları denenerek giderim verimleri karşılaştırılmıştır. DO As (V) giderim verimi %78 ile %93 arasında değişmektedir. DO-TE giderim verimi ise %74 ile %94 arasında değişim göstermektedir. Bu malzemelere ek olarak ZEO, ZEO üzerinden geliştirilen ZEO-Fe ve MOF malzemeleri birlikte modellenmiştir. ZEO As (V) giderim aralığı %30 ile %60 arasında iken ZEO-Fe giderim aralığı %80 ile %92 arasındadır. MOF giderim aralığı ise %58 ile %87 arasındadır. MOF ve ZEO-Fe için As (V) adsorpsiyonu Pseudo II. derece kinetiğine ve Freundlich izotermine uyduğu belirlenmiştir. Kolon çalışmalarında ise TZEO ve TZEO-DO malzemeleri kullanılmıştır. Ayrıca yukarıdan aşağı akışlı sabit yataklı kolon kullanılmıştır. Farklı yükleme hızları ve hidrolik değerler denenerek en ideal kolon çalışma değerleri elde edilmiştir. Deneylerde giriş As (V) konsantrasyonu 100 ppb ve pH 7 olarak belirlenmiştir. TZEO-DO modifiye doğal malzemesinin kolon çalışmalarında daha yüksek verimli olduğu tespit edilmiş ve en ideal yükleme hızının 0,1 L/sn.m2 ve buna karşılık gelen temas süresinin ise 25,3 dakika olduğu görülmüştür. Bu değerlere karşılık gelen kırılma noktası ise 24 saat olarak belirlenmiştir.