Preparation and characterization of chitosan for heavy metal ions removal
Ağır metal iyonlarının uzaklaştırılması için kitosan hazırlanması ve karakterizasyonu
- Tez No: 346131
- Danışmanlar: PROF. DR. FİRUZE SEMA BEKTAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Ağır metal uzaklaştırılması, Kitosan, Çapraz bağlı kitosan, AAS, Heavy metal removal, Chitosan, Cross-linked chitosan, AAS
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 141
Özet
Kitosan ve epiklorohidrin ile çapraz bağlanmış kitosanpartikülleri sulu ortamdan ağır metallerin tersinir biçimde adsorpsiyonu ve uzaklaştırılması için hazırlandı. Bu çalışma üç ana bölüm olarak organize edildi. Çalışmanın ilk kısmında, kitosan partikülleri 3.0 g kitosanın %2 asetik asit içeren 100 mL çözeltide çözünmesi ve ardından 2 M sodyum hidroksit çözeltisine aktarılmasıyla hazırlandı. Hazırlanan kitosanpartikülleri 100 mL sodyum hidroksit (pH 10) ile bir cam balona boşaltıldı ve bir miktar epiklorohidrin çapraz bağlayıcı madde olarak eklendi ve bu karışım 60 °C de 6 saat karıştırıldı. Kitosan ve çapraz bağlanmış kitosanpartikülleridistile su ile bolca yıkandı ve kullanım için hazır bekletildi. Hazırlanmış kitosan ve çapraz bağlı kitosankarakterizasyonu Şişme Testi, Elementel Analiz yöntemi, Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM) görüntülemesi, spesifik yüzey alanı ölçümleri ve FourierTransformInfrared (FTIR) spektroskopisi tekniği ile gerçekleştirildi.Kitosanpartiküllerinin yüzey alanı 1.15 m2/g iken çapraz bağlı kitosan partiküllerinin yüzey alanı 0.55 m2/g olarak tespit edildi. Çalışmanın ikinci kısmında, sulu çözeltilerden metal iyonlarının kitosan ve çapraz bağlı kitosanpartikülleri üzerine adsorpsiyonubatch sistemde incelendi. Adsorpsiyonkapasitesiüzerine başlangıç metal iyonu derişimi, ortam pH? ı, sıcaklık, adsorbent miktarı, karıştırma hızı ve adsorpsiyon süresinin etkileri incelendi. Çalışmanın son kısmında, kitosan ve epiklorohidrin ile çapraz bağlanmış kitosanın doğal su örneklerinden ağır metal uzaklaştırılması için seçiciliği test edildi. Kitosan partiküllerinin sulu çözeltilerde seçilmiş metal iyonları (Cu(II), Hg(II), As(III), As(V)) için maksimum adsorpsiyon kapasitesi sırasıyla 204 mg/g(3.21 mmol/g), 550mg/g(2.74 mmol/g), 100 mg/g (1.33 mmol/g) ve 200mg/g(2.70 mmol/g) olarak elde edildi. Çapraz bağlı kitosan partiküllerinin maksimum adsorpsiyon kapasitesi ise sırasıyla 128 mg/g(2.02 mmol/g), 84mg/g(0.42 mmol/g), 50 mg/g (0.66 mmol/g) ve 181mg/g(2.42 mmol/g) idi. Ağır metal iyonlarının şelatlaşma davranışı hem Langmuir hem de Freundlich izotermleri kullanılarak modellerdirildi. Sonuçlar Langmuir izotermlerine uygun bulundu. Adsorpsiyonprosesinin kontrol mekanizmasını incelemek amacıyla deneysel verilerin test edilmesi için kinetik modeller kullanıldı. Sonuçlar yalancı ikinci derece adsorpsion mekanizmasının daha baskın olduğunu ve bütününde adsorpsiyonprosesininkimyasal bağlanma kontrollü göründüğünü önermektedir. Yarışmalı adsorpsiyon çalışmaları bütün bu dört ağır metal iyonlarını içeren çözelti ile gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Chitosan and cross-linked chitosan with epichlorohydrin beads was prepared with the aim of reversibly adsorb and release of heavy metal ions from aqueous solutions. The present work was orgnized in three main parts. During the first part of the study, chitosan beads was prepared by dissolving 3.0 g chitosan in 100 mL 2% acetic acid solution, and the solution was dropped into 2 M sodium hydroxide solution. The prepared chitosan beads puted into a flask with 100 mL sodium hydroxide (pH 10), and some amount of epichlorohydrin was added as cross-linking agent and stirred at 60?C for 6 h. the chitosan and cross-linked chitosan beads washed extensively with distilled water and stored for use. The characterization of the prepared chitosan and crosslinked chitosan was carried out by using Swelling Test, Elemental Analysis method, Scanning Electron Microscopy (SEM) image, specific surface area measurements, and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) techniques. The surface area of chitosan beads was 1.15 m2/ g while the surface area of cross-liked chitosan beads was 0.55 m2/g. In the secondpartof the study, adsorption of metal ions from aqueous solutions onto chitosan and cross-linked beads was investigated in batch processes. The effect of the initial metal ions concentration, pH of the medium, temperature, weight of adsorbent materials, rate of stirring, and adsorption time on the adsorption capacity was examined. The last part of this study the selectivity ofchitosan and cross-linked chitosan by epichlorohydrin for removing of heavy metal ions from natural water samples was investigated. The maximum adsorption capacity of chitosan beads for aqueous solutions of selected metal ions (Cu(II), Hg(II), As(III) and As(V)) was obtained by experiments as 204 mg/g (3.21 mmol/g), 550mg/g (2.74 mmol/g), 100 mg/g (1.33 mmol/g), and 200mg/g (2.70 mmol/g) respectively.The maximum adsorption capacity of cross-linked chitosan beads was128mg/g (2.02 mmol/g), 84 (0.42mmol/g), 50 mg/g (0.66 mmol/g), and 181mg/g (2.42 mmol/g) for Cu(II), Hg(II), As(III) and As(V) respectively. Competitve adsorption studies were done with the solution that contains all four heavy metal ions. The adsorbtion capacity of Cu(II) ions are higher than the Hg(II), As(III) and As(V). The adsorption capacities for Cu(II), Hg(II), As(III) and As(V) ions were found to be 25 mg/g (0.39mmol/g), 20mg/g (0.10 mmol/g), 13mg/g (0.18 mmol/g), and 18 mg/g (0.23 mmol/g), respectively for chitosan. And 17 mg/g (0.27 mmol/g), 5.07mg/g (0.02 mmol/g), 9.28 mg/g (0.12mmol/g), and 12.37 mg/g (0.16mmol/g), respectively for cross-linked chitosan. Chelation behavior of heavy metal ions could be modelled using both the Langmuir and Freundlich isotherms. The results were fitted to the Langmuir isotherms. In order to examine the controlling mechanism of adsorption process, kinetic models were used to test experimental data. The result suggested that the pseudo-second order adsorption mechanism is predominant and that the overall rate of the adsorption process appeared to be controlled by chemical process.
Benzer Tezler
- Preparation of chitosan microcapsules and investigation of its metal adsorption properties
Kitosan mikrokapsüllerin hazırlanması ve metal adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
İDRİS SARGIN
- Çitosan/kil kompozitlerinin sentezi, karakterizasyonu ve adsorpsiyon uygulamaları
Preparation and characterization of chitosan/clay composites and their adsorption applications
AYFER YILDIRIM
- Preparation and characterization of magnetic chitosan microspheres for enzyme immobilization
Enzim immobilizasyonu için manyetik kitosan mikrokürelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
EBRU KILIÇAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
KimyaHacettepe ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİR BAKİ DENKBAŞ
- Preparation and characterization of chitosan/calcium phosphate based composite biomaterials
Kitosan/kalsiyum fosfat bazlı kompozit biyomalzemelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
OKTAY YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Metalurji Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHSİN ÇİFTÇİOĞLU
- Preparation and characterization of biochemically modified polymeric carriers for cancer therapy
Kanser tedavisinde kullanılmak üzere biyokimyasal olarak modifiye edilmiş polimerik taşıyıcıların hazırlanması ve karakterizasyonu
EYLEM ÖZTÜRK
Doktora
İngilizce
2007
BiyokimyaHacettepe ÜniversitesiBiyokimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİR BAKİ DENKBAŞ
PROF. DR. GABRİEL LOPEZ BERESTEİN
