Synthesis of inorganic/organic material doped/undoped titanium dioxide composites and their adsorption behavior
İnorganik/organik malzeme yüklenmiş/yüklenmemiş titanyum dioksit kompozitlerinin sentezi ve adsorpsiyon davranışları
- Tez No: 498580
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞERİFE ŞEREF HELVACI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 278
Özet
Bu çalışmada, titanyum dioksit (TiO2) nano tanecikleri ve TiO2/SiO2 kompozitleri ısıl hidroliz yöntemi ile üretilmiştir. Isıl hidroliz reaksiyonları geri akım altında sabit sıcaklık, reaksiyon süresi ve karıştırma hızında gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalarda destek malzemesi olarak, Edirne'nin İpsala yöresine ait pirinç kabuğu külünden elde edilen silika (SiO2) kullanılmıştır. Daha sonra SiO2 ve SiO2/TiO2 (TS95) nano tane ve kompozitlerine 0.25 molar oranlarda demir (Fe+2) elementi ıslak emdirme yöntemiyle yüklenerek SiO2 ve TS95 adsorbentlerinin adsorpsiyon yeteneklerinin arttırılması amaçlanmıştır. Ayrıca ASA çözeltisine 1x10-4 M katyonik bir yüzey aktif olan Hexadecyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) katılarak T95, TS95 ve SiO2 nano tane ve kompozitlerinin adsorpsiyon kapasitelerinin arttırılması amaçlanmıştır. Model ilaç olarak asetilsalisilik asidin (ASA) sulu ortamda adsorpsiyon ve desorpsiyonu araştırılmıştır. İnorganik/organik malzeme yüklenmiş/yüklenmemiş titanyum dioksit kompozitlerinin sentezinin ve adsorpsiyon davranışlarının aydınlatılabilmesi amacıyla adsorbentler için farklı yöntemler Brunauer-Emmett-Teller yüzey alanı ölçüm yöntemi (BET), X-ışınları kırınımı (XRD) ve floresansı (XRF), Taramalı elektron mikroskobu (SEM), zeta potansiyel ölçümü, Fourier transform infrared spektroskopisi (FT-IR), ve metal iyonu analizi (AAS) kullanılarak karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Sulu ortamda İnorganik/organik malzeme yüklenmiş/yüklenmemiş titanyum dioksit tanelerinin ve kompozitlerinin üzerine asetilsalisilik asitin adsorpsiyonuna pH, sıcaklık ve adsorpsiyon süresinin etkisi incelenmiştir. İnorganik/organik malzeme yüklenmiş/yüklenmemiş titanyum dioksit tane ve kompozitlerinin asetilsalisilik asiti (ASA) adsorplama kapasitesi, adsorpsiyon kinetiği ve dengesi çalışmaları ile belirlenmiştir. Adsorpsiyon kinetiği ve adsorpsiyon dengesini belirlemek amacıyla 1) yalancı-birinci-derece, 2) yalancı-ikinci-derece, 3) Elovich kinetik ve 4) tane içi difüzyon modelleri ile Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin-Radushkevich adsorpsiyon izoterm modelleri deneysel verilere uygulanmıştır. Adsorpsiyon süreci için standart Gibbs serbest enerji, entalpi ve entropi değişimleri gibi termodinamik parametreler de belirlenmiştir. Adsorpsiyon deneylerinde farklı tutulan adsorbent miktarı (0.1-3.0 g/L) adsorplanan madde ASA konsantrasyonlarının (3.5-5.5 ppm), sıcaklığın ve pH ın adsorplanan madde miktarına olan etkileri incelenmiştir. ASA konsantrasyonları Yüksek Basınçta Sıvı Kromatografi yöntemi (HPLC) ile belirlenmiştir. İncelenen tüm adsorbent tiplerinde, miktarlarında ve ASA konsantrasyonlarında, adsorpsiyon denge süresi 24 saat alınmıştır. Kullanılan adsorbentlerin tekrar kullanılabilirliklerinin araştırılması için desorpsiyon çalışmaları yapılmış ve desorpsiyona pH ve sıcaklığın etkisi incelenmiştir. Yapılan hesaplamalar sonucunda, taneler arası difüzyonun adsorpsiyonu kontrol ettiği, adsorpsiyon denge verilerinin T95 ve SiO2 adsorbentleri için Langmuir ve Temkin izotermlerine uyduğu görülürken TS95 adsorbenti için ise Freundlich izotermine uyduğu görülmüştür. Sonuç olarak, ASA molekülleri ile yüklenmiş/yüklenmemiş T95 ve SiO2 tane ve kompozitleri arasında tek tabakalı, TS95 adsorbentinde ise çok tabakalı adsorpsiyon olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, TiO2 nanoparticles and TiO2/SiO2 composites were synthesized by thermal hydrolysis method. The thermal hydrolysis process was performed at constant temperature, reaction time and stirring rate under reflux. In these studies silica (SiO2) obtained from rice husk ash of Edirne's Ipsala region was used as support material. SiO2 nano particles and TiO2/SiO2 (TS95) composites were loaded with 0.25 molar ratios of iron (Fe+2) element by wet impregnation method to increase the adsorption capacities of SiO2 and TS95 adsorbents. Additionally, it is aimed that the increase of adsorption capacities of T95, TS95 and SiO2 nano particle and composites by adding an cationic surfactant 1x10-4 M Hexadecyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) to the solution. Adsorption and desorption of acetylsalicylic acids (ASA), which were considered as model drugs, in aqueous medium were investigated. The characterization studies by using different methods (Brunauer-Emmett-Teller (BET), X-ray Diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), Scanning Electron Microscopy (SEM), zeta potential measurement, Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) and metal analysis (AAS) were also carried out to identify inorganic/organic material doped/undoped titanium dioxide composites synthesized and their adsorption behavior. The effects of pH, temperature and adsorption time were investigated on the adsorption of acetylsalicylic acids in aqueous medium onto inorganic/organic material doped/undoped titanium dioxide composites. The adsorption capacity of Acetylsalicylic acids (ASA) adsorbed by inorganic/organic material doped/undoped titanium dioxide composites produced were determined by adsorption kinetics and equilibrium studies. Pseudo-first-order, (PFO) pseudo-second-order (PSO) and Elovich kinetic and Weber Morris intraparticle diffusion models (WM) and Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevic isotherm models were applied to the experimental data to elucidate adsorption kinetics and adsorption equilibrium, respectively. Thermodynamic parameters such as the changes in standard free energy, enthalpy and entropy were also determined for the adsorption process. The effects of different amount of adsorbent (0.1-3.0 g/L) adsorbed ASA concentrations (3.5-5.5 ppm), the effect of temperature and pH on the amount of adsorbed ASA by composites were examined. ASA concentrations were measured by HPLC spectrophotometer. It was seen that adsorption equilibrium time was found to be 24 hour for all adsorbent and ASA concentrations. The desorption studies were carried out to obtain information about the reusability of the adsorbents and the effects of pH and temperature on desorption were also examined. After the calculation methods it was seen that the diffusion between particles controls the adsorption and adsorption equilibrium data were fitted to Langmuir and Temkin isotherms for T95 and SiO2 adsorbents whereas it was fitted to Freundlich isotherm for TS95 adsorbent. Therefore; monolayer adsorption was occured between the ASA and doped/undoped composites (T95 and SiO2) molecules, multilayer adsorption was occured between the ASA and TS95 molecules.
Benzer Tezler
- Quantitative analysis of carbon nanotube suspensions, synthesis of inorganic nanostructured materials and their characterization
Karbon nanotüp süspansıyonlarının kantitatif analizi, inorganik nanoyapılı malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
ALİ CAN ZAMAN
Doktora
İngilizce
2015
KimyaYıldız Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ KAYA
PROF. DR. FİGEN KAYA
- Synthesis of conducting polymers and investigation of their electrical properties
İletken polimerlerin sentezi ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
ESMA AHLATCIOĞLU
Doktora
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHİRE FİLİZ ŞENKAL
DOÇ. DR. MUSTAFA OKUTAN
- Synthesis and characterization of some garnet materials using sol-gel processing
Bazı garnet malzemelerin sol-gel yöntemiyle sentezi ve karakterizasyonu
SEVAL KARAKUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilim ve TeknolojiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE MORKAN
- Metal yüzeye uygulanan endüstriyel inorganik organik hibrit sulu boyaların kimyasal ve fiziksel karakterizasyonu
Chemical and physical characterization of water based inorganic-organic hybrid paints applied onto the metal surfaces
EVREN ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
KimyaCelal Bayar ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÜMRAN HİÇSÖNMEZ
- EDTA modifiye edilmiş bifonksiyonel TiO2'in sentezi ve metal iyonlarının adsorpsiyonu ile organik bileşiklerin fotokatalitik yıkımı amacıyla kullanımı
Synthesis of EDTA-modified bifunctional TiO2 and it is use for adsorption of metal ions and photocatalytic degradation of organic compounds
ESRA PORGALI TÜZER