Fluoride adsorption onto alumina loaded natural zeolite from aqueous solution
Alümina yüklü doğal zeolit ile sulu çözeltilerden florür adsorpsiyonu
- Tez No: 442624
- Danışmanlar: PROF. DR. ÜLKER BEKER, YRD. DOÇ. DR. ESRA BİLGİN ŞİMŞEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Bu tez çalışmasının başlıca amacı adsorpsiyon yöntemi ile sulu çözeltilerde bulunan florür iyonunun konsantrasyonunu düşürmektir. Doğal zeolitinin (klinoptilolit) florüre olan ilgisinin artırılması için yüzey modifikasyon işlemi alumina ile gerçekleştirilmiş ve modifiye zeolit adsorbent olarak florür gideriminde kullanılmıştır. PH titrasyon analizlerinde Z-Al zeolitinin sıfır yük noktası (PZC) 4.62 ve zeta potansiyel ölçümlerinde ise isoelekriksel noktası benzer bir şekilde 4.58 olarak bulunmuştur. Seçilen pH değeri bu noktaların altında olduğunda zeolit yüzeyi pozitif yüklenmekte ve florüre olan ilgi belirgin bir şekilde artmaktadır. Florür adsorpsiyonuna pH (3.0, 5.0 ve 7.0), sıcaklık (25, 40 ve 55 °C) ve adsorbent miktarının (1 - 350 mg) etkisi incelendi. En iyi florür giderimi için pH'ın 3.0 ve en uygun sıcaklığın 25 °C olduğu saptanmıştır. İlave olarak, zeolite miktarının artırılması ise tüm çalışmalarda florür giderimine pozitif etki yapmıştır. Freundlich isoterminin deneysel dataya en uygun olduğu bulundu. Kimyasal sorpsiyonun florür gideriminde dominant olduğu görüldü. ΔH° ekzotermik reaksiyon (-25.32 kJ mol-1) oluştuğunu kanıtladı. Yalancı ikinci dereceden modelin deneysel datalara daha iyi uyduğu kinetik çalışmalarla ispatlandı. Kimyasal sorpsiyonun florür adsorpsiyonunda hız belirleyici olduğu anlaşıldı. Doygun Z-Al'in rejenerasyonu H2SO4 ile gerçekleştirildi. Bir döngü için 76.4 % ve beş döngü sonucunda ise 62.9 % desorpsiyon elde edildi. Box-Behnken deneysel tasarım ile elde edilen model denklem tatmin edici sonuçlar vermiştir. Florür gideriminde en önemli olumsuz etkiyi pH ve sıcaklık artışı yapmış, başlangıç florür konsantrasyonu artışı ise pozitif etki gösstermiştir. Elde edilen model denklemin güvenilirliğini anlamak için doğrulama deneyleri yapılmıştır. Model denklem kullanılarak florür giderim kapasitesi 2.348 mg g-1 olarak hesaplanmıştır. Kontrol deneylerinde model (2.261 mg g-1) ve deneysel (2.289 mg g-1) kapasite değerleri birbirlerine çok yakın bulunmuştur ve tasarım model denklemin güvenilirliği ve uygunluğu kanıtlanmıştır.
Özet (Çeviri)
The major objective of this thesis was to reduce concentration of the fluoride ion in aqueous solution by adsorption method. Surface modification was performed with alumina to increase the affinity of the natural zeolite (clinoptilolite) to fluoride ion and then modified zeolite (Z-Al) was used as an adsorbent in fluoride removal processes. PH titration analysis showed that point of zero charge of the Z-Al sample was 4.62 and isoelectrical point was found to be similar as 4.58 in zeta potential measurements. As the chosen pH value was below than these points, surface of the zeolite was charged positively and affinity to anionic fluoride apparently increased. Effect of the pH (3.0, 5.0 and 7.0), temperature (25, 40 and 55 °C) and amount of adsorbent (1-350 mg) were investigated for fluoride adsorption. The best fluoride removal was achieved with pH point of 3.0 and optimum temperature was determined as 25 °C. Additionally, increase in zeolite amount effected fluoride removal positively in all experiments. Freundlich isotherm was observed as best fitting to experimental data. ΔH° proved existence of exothermic reaction (-25.32 kJ mol-1). Kinetic studies demonstrated that pseudo second order model had a better fit of data. Chemisorption was found to be the rate limiting in fluoride adsorption. Regeneration of exhausted Z-Al was achieved with H2SO4. Desorption amounts were obtained as 76.4% for one cycle and 62.9 % after 5 cycles. A model equation created with Box-Behnken experimental design submitted satisfactory results. Increase in pH and temperature had a major negative effect; however, increase in initial fluoride concentration had a major positive effect on fluoride removal. Confirmatory experiments were conducted to understand the reliability of model equation. The predicted fluoride removal capacity was found to be 2.348 mg g-1 by using model equation. The predicted model (2.261 mg g-1) and experimental (2.289 mg g-1) capacities were found close and the accuracy and appropriateness of the model were showed.
Benzer Tezler
- Novel biopolymer applications as adsorbent, drug encapsulation and controlled drug release agents
Adsorban, ilaç kapsülleme ve kontrollü ilaç salımı ajanları olarak yeni biyopolimer uygulamaları
NİLAY KAHYA
Doktora
İngilizce
2023
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER
- Fabrication of thin layer polymer-based biointerphase for biosensing application
Biyosensör uygulamaları için polimerik ince katmanlı biyoarayüz üretimi
MÜGE YÜCEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÜMİT HAKAN YILDIZ
- Farklı asitlerle katkılanmış polianilinin sentezi, karakterizasyonu ve süperkapasitör uygulaması
Synthesis, characterization and supercapacitor application of polyaniline doped with different acids
MERVE METİN ÇELENK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
DR. YURDANUR TÜRKER
- Multiscale modeling and study on the exfoliation and electronic properties of functionalized graphene analogs
Fonksiyonlaştırılmış grafen analoglarının yapraklanması ve elektronik özellikleri üzerine çok ölçekli modelleme
BERKAY SÜTAY
Doktora
İngilizce
2016
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiFizikokimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE YURTSEVER
- Lityum iyon piller için yazdırılabilir NMC katot mürekkeplerinin sentezi
Synthesis of printable NMC cathodes for lithium ion batteries
FATMA SENA TUNCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR