Geri Dön

Şelatlayıcı fonksiyonel grup içeren iyon değiştirici reçineler kullanılarak sulu çözeltilerden kadmiyum iyonlarının uzaklaştırılması

Removal of cadmium ions from aqueous solutions using ion exchange resins containing chelating functional group

PDF İndir

  1. Tez No: 1005689
  2. Yazar: HÜMA ÖZCAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MÜŞERREF ARDA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Ağır metal giderimi, Fiziksel arıtma, Kimya teknikleri-analitik, Su arıtma, Heavy metal removal, Physical treatment, Chemistry techniques-analytical, Water treatment
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Ege Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Analitik Kimya Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Günümüzde çevre kirliliği, küresel ölçekte artan endüstriyel faaliyetler ve insan kaynaklı etkinlikler nedeniyle ciddi bir sorun haline gelmiştir. Özellikle ağır metaller, biyobirikim özellikleri, toksisiteleri ve biyolojik olarak parçalanmamaları nedeniyle çevresel risklerin başlıca bileşenleri arasında yer almaktadır. Bu metallerden biri olan kadmiyum düşük derişimlerde bile yüksek toksik etki göstermesi, kanserojenik ve mutajenik özellikleri nedeniyle çevre ve insan sağlığı açısından özel öneme sahiptir. Bu çalışmada, sulu ortamlardan kadmiyum iyonlarının uzaklaştırılması amacıyla şelatlayıcı fonksiyonel gruplara sahip iki farklı reçine, Puromet MTS9300 (iminodiasetat grubu) ve Puromet MTS9500 (aminofosfonat grubu) kullanılmıştır. Reçineler, çalışmalardan önce Na⁺ formuna geçirilerek aktif hale getirilmiştir. Optimum reçine miktarı, pH etkisi, denge, kinetik ve termodinamik, yabancı iyon etkisi parametreler değerlendirilerek reçinelerin kadmiyum iyonlarına karşı seçiciliği ve verimliliği karşılaştırılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda, MTS9500 reçinesi yalnızca 0,025 g/25 mL gibi düşük bir miktarla %99 giderim verimi göstererek yüksek etkinlik sergilemiştir. MTS9300 reçinesi ise 0,2 g/25 mL miktarla benzer oranda kadmiyum giderimi sağlamıştır. MTS9300 reçinesi için maksimum kadmiyum giderimi pH 2, MTS9500 reçinesi için ise pH 3'te elde edilmiştir. Denge izoterm modellemesi sonucunda ise her iki reçinenin adsorpsiyon verileri içerisinde Langmuir izoterm modeline yüksek korelasyon katsayısı (R²) ile uyum gösterdiği belirlenmiş, bu da adsorpsiyonun tek tabakalı ve homojen yüzey etkileşimine dayalı olduğunu ortaya koymuştur. 30 °C'de MTS9300 için 201,08 mg/g, MTS9500 için 190,60 mg/g maksimum değişim kapasitesi elde edilmiştir. Termodinamik analizler, her iki reçine için de adsorpsiyonun kendiliğinden ve ısıl etkene bağlı olarak gerçekleştiğini ortaya koymuştur. Kinetik modelleme sonuçları incelendiğinde, MTS9300 reçinesi için sözde ikinci mertebeden kinetik modelin deneysel verilere oldukça iyi uyum sağladığı ve yüksek bir korelasyon katsayısı (R² = 0,9976) ile temsil edildiği görülmüştür. MTS9500 reçinesi için de korelasyon katsayısı (R² = 0,9803) olarak tespit edilmiştir. Bu bulgular, her iki reçinede Cd²⁺ iyonlarının gideriminin sözde ikinci mertebeden kinetik modeli ile daha iyi tanımlandığını göstermektedir. Seçimlilik sonuçları, her iki şelatlayıcı reçinenin (MTS9300 ve MTS9500) Cd 2+iyonlarını, K⁺, Mg²⁺ ve Ca²⁺ iyonlarının varlığında büyük ölçüde etkilenmeden giderebildiğini göstermektedir. Bu bulgu, reçinelerin çoklu iyon çözeltilerinde dahi Cd2+ iyonuna karşı yüksek seçicilik ve adsorpsiyon performansına sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Elde edilen bulgular, reçine tasarımında fonksiyonel grubun kimyasal doğasının, hedef iyonun yapısı kadar belirleyici olduğunu; çalışmada kullanılan şelatlayıcı reçinelerin ise ağır metal giderimi için yüksek verimlilik ve seçicilik açısından güçlü bir alternatif sunduğunu göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Environmental pollution has become a serious global problem due to increasing industrial activities and human-related processes. Heavy metals, in particular, are among the main components of environmental risk because of their bioaccumulation potential, toxicity, and non-biodegradable nature. Cadmium, one of these metals, is of special concern for environmental and human health due to its high toxicity even at low concentrations, as well as its carcinogenic and mutagenic characteristics. In this study, two different chelating ion-exchange resins—Puromet MTS9300 (iminodiacetic acid functional group) and Puromet MTS9500 (aminophosphonic acid functional group) were used for the removal of cadmium ions from aqueous media. Prior to the experiments, the resins were converted into the Na⁺ form to ensure activation. By evaluating parameters such as optimum resin dosage, the effect of pH, equilibrium, kinetics, thermodynamics, and the influence of competing ions, the selectivity and efficiency of the resins toward cadmium ions were compared. Experimental results demonstrated that the MTS9500 resin exhibited high efficiency, achieving 99% removal with as little as 0.025 g per 25 mL of solution. The MTS9300 resin achieved a similar removal efficiency at a dosage of 0.2 g per 25 mL. Maximum cadmium removal occurred at pH 2 for MTS9300 and at pH 3 for MTS9500. Equilibrium isotherm modeling revealed that the adsorption data for both resins fitted the Langmuir isotherm with high correlation coefficients (R²), indicating monolayer adsorption on a homogeneous surface. At 30 °C, maximum exchange capacities of 201.08 mg/g for MTS9300 and 190,60 mg/g for MTS9500 were obtained. Thermodynamic analyses indicated that adsorption on both resins occurred spontaneously and was influenced by temperature. Upon examination of the kinetic modeling results, it was found that the pseudo-second-order kinetic model showed a very good agreement with the experimental data for the MTS9300 resin, with a high correlation coefficient (R² = 0.9976). For the MTS9500 resin, the correlation coefficient was determined to be R² = 0.9803. These results suggest that the removal of Cd²⁺ ions by both resins can be well described by the pseudo-second-order kinetic model. Selectivity results indicated that both chelating resins (MTS9300 and MTS9500) could remove Cd²⁺ ions effectively even in the presence of K⁺, Mg²⁺, and Ca²⁺ ions. This demonstrates that the resins possess high selectivity and adsorption performance toward Cd²⁺ even in multi-ion systems. Overall, the findings highlight that the chemical nature of the functional group plays a decisive role in resin design, alongside the characteristics of the target ion. The chelating resins used in this study present a strong alternative for heavy metal removal, offering high efficiency and selectivity.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    295432

    Katı desteğe kovalent bağlı imino bis propandiol ve kuarterner amin fonksiyonlu kopolimer saçakların sudan eser miktarda bor giderilmesinde kullanılması

    Solid supported imino-bis-propanediol and quaternary amine functional copolymer grafts for extraction of trace boron from water

    AHMET İNCE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİYAZİ BIÇAK

  2. Tez No

    485277

    Synthesis of tris(hydroxymethyl)aminomethane modified polystyrene based polymeric sorbent and removal of boron from aqueous solutions

    Tris(hidroksimetil)aminometan ile modifiye edilmiş polistiren esaslı polimerik sorbentin hazırlanması ve sulu ortamdaki borun giderilmesinde kullanılması

    ARZU ERSOY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BAHİRE FİLİZ ŞENKAL

  3. Tez No

    134278

    Speciation and preconcentration of inorganic antimony and manganese in waters using microcolumn-flow injection system and determination by atomic absorption spectrometry

    Sulardaki inorganik antimon ve mangan türlerinin mikrokolonlu akışa enjeksiyon sistemi ile ön-deriştirilmesi ve atomik absorpsiyon spektrometri ile tayini

    ASLI ERDEM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AHMET EMİN EROĞLU

  4. Tez No

    414256

    Alüminyum toksisitesinin önlenmesinde antioksidan bir şelatlayıcı olarak modifiye sitrus pektin'in etkileri

    Effects of modifield citrus pectin as an antioxidant chelator in prevention of aluminium toxicity

    ZEYNEP ELDEM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    BiyolojiAnadolu Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. VOLKAN KILIÇ

    DR. GÖZDE AYDOĞAN KILIÇ

  5. Tez No

    120327

    Removal of boron from aqueous solutions by using chelating ion exchange resins

    Sulu çözeltilerden bor'un şelatlayıcı iyon değiştiricilerle giderilmesi

    SABA SAMATYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2002

    KimyaEge Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. NALAN KABAY

    PROF.DR. ÜMRAN YÜKSEL

Geri Dön