Phosphate recovery using green synthesized iron nanoparticles supported on bentonite
Bentonit destekli yeşil sentezlenmış demir nanoparçacıklar kullanılarak fosfor geri kazanımı
- Tez No: 713401
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA ERKEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
Fosfor (P) yaşamın gelişimi ve tarımsal üretim için gerekli bir besindir, ama kaynakları sınırlı ve yenilenemezdir. Bu kaynağın kıtlığı göz önüne alındığında, atık sudan P geri kazanım prosesleri büyük önem kazanmıştır ve sürdürülebilir kalkınma için kilit bir unsur olarak kabul edilmelidir. P sulu ortamlarda sınırlayıcı besinlerden biri olarak kabul edilir, bu nedenle su kaynaklarındaki fazla miktarda P çevresel bir yüke, yani ötrofikasyona neden olduğundan, giderim prosesleri geri kazanım prosesleri kadar önemlidir. Geleneksel arıtım metotları P'u başarılı bir şekilde giderse bile, düşük geri kazanım verimliliği ve aşırı durumlara duyarlılığı karşılaşılan en büyük dezavantajlardır. Giderim ve geri kazanım verimliliği yüksek, yeni ve etkili yöntemler geliştirilmelidir. Bu çalışmada, P giderimi ve geri kazanımı için yeşil çay kullanılarak demir nanoparçacıklar sentezlenmiştir ve bu nanoparçacıklar bentonit ile desteklenmiştir. Yeşil çay ve bentonit kolay erişilebilir, düşük maliyetli ve çevre dostu malzemelerdir. Sürdürülebilirlik için bu malzemeler kullanılarak, yeniden kullanılabilir nanokompozitlerin sentezi amaçlanmıştır. En verimli nanokompoziti bulmak için farklı sentez koşulları çalışılmıştır, bunlar farklı demir ağırlıkları (0.56, 1 ve 2 g) ve demir/yeşil çay hacim oranlarıdır (1/0.1, 1/0.5 ve 1/1). 2g Ca-Be / 2g Fe / 1/0.5 hem giderim hem de geri kazanım açısından en yüksek verime sahip kompozit olmuştur. G-nZVI/B'nin karakterizasyonun BET, SEM, XRD ve FT-IR analizleri kullanılarak yapılmıştır. EDAX analizine göre adsorpsiyon ve desorpsiyon proseslerinde P ağırlık yüzdeleri gözlemlenmiştir. Ayrıca bu proseslerin başarılı şekilde gerçekleştiği diğer analiz teknikleriyle de kanıtlanmıştır. Kesikli deneyler, farklı nanokompozit miktarları (0.5 veya 1 g) ile gerçekleştirilmiştir. Her nanokompozit için en yüksek giderim verimi 1 g adsorban miktarı ile elde edilmiştir. Atılım eğrileri, sabit yataklı bir kolon kullanılarak 3 g 2g Ca-Be / 2g Fe / 1/0.5 kullanılarak oluşturulmuştur. Desorpsiyon deneylerinde rejenerasyon çözeltisi olarak 0.1 M HNO3 kullanılmıştır. Adsorbanlar tarafından tutulan P'nin desorpsiyonu başarıyla yapılmıştır. P adsorpsiyon kapasitesini ve hızını anlamak için çeşitli izoterm ve kinetik modelleri kullanılmıştır. En yüksek adsorpsiyon kapasitesi 58.6 mg/g Sips modeli kullanılarak 5 g/L 2g Ca-Be / 2g Fe / 1/0.5 için elde edilmiştir. Elovich modeli ile 5 g/L 2g Ca-Be / 2g Fe / 1/0.5 için elde edilen maksimum adsorpsiyon hızı 23.017 mg/g.dk bulunmuştur. Deneylerin sonucu, G-nZVI/B'nin P'u sulu çözeltilerden etkin bir şekilde uzaklaştırabileceğini ve adsorbanlar tarafından tutulan P'nun geri kazanılabileceğini göstermiştir. Geri kazanılan P, fosforik asit üretimi gibi birçok alanda kullanılabilir veya gübre olarak uygulanmak üzere başka bir forma dönüştürülebilir.
Özet (Çeviri)
Phosphorus (P) is an essential nutrient for development of life and agricultural production, however, its resources are limited and non-renewable. Considering the scarcity of this resource, P recovery processes from wastewater have gained significant importance and should be regarded as a key element for sustainable development. P is considered to be one of the limiting nutrients in aquatic bodies, therefore, removal processes are as important as recovery processes since excess amount P in water sources cause an environmental burden, namely eutrophication. Although, conventional treatment methods can remove P successfully, low recovery efficiency and sensitivity to extreme situations are the major disadvantages encountered. New and effective methods with high removal and recovery efficiency should be developed. In this study, iron nanoparticles were synthesized using green tea and these nanoparticles were supported onto bentonite for P removal and recovery. Green tea and bentonite are easily accessible, low-cost and environmentally friendly materials. Synthesis of reusable nanocomposites (G-nZVI/B) was aimed using these materials for sustainability. In order to find the most efficient nanocomposite, various synthesis conditions were studied that different iron weights (0.56, 1 and 2 g) and different iron/green tea volume ratios (1/0.1, 1/0.5 and 1/1). 2g Ca-Be / 2g Fe / 1/0.5 composite was found to produce highest yield in terms of both removal and recovery. Characterization of G-nZVI/B was performed using BET, SEM, XRD and FT-IR analyses. According to EDAX analysis, P weight percentages were quantified in adsorption and desorption processes. Also, other analysis techniques proved that these processes occurred successfully. The batch experiments were conducted with different amounts of nanocomposites (0.5 or 1 g). The highest removal efficiency was obtained with 1g adsorbent for each nanocomposite. The breakthrough curves were created with 3g of 2g Ca-Be / 2g Fe / 1/0.5 using a fixed-bed column. 0.1 M HNO3 was used in desorption experiments as a regeneration solution. The desorption of P from the adsorbents was successfully achieved. Several isotherm and kinetic models were applied to understand the adsorption mechanism of P capacity and rate. The highest adsorption capacity was 58.6 mg/g using Sips model with 5 g/L of 2g Ca-Be / 2g Fe / 1/0.5 nanocomposite. The maximum adsorption rate obtained with 5 g/L of 2g Ca-Be / 2g Fe / 1/0.5 nanocomposite according to Elovich model was 23.017 mg/g.min. The results of experiments showed that G-nZVI/B can be utilized as an effective adsorbent to remove and recover P from aqueous solutions. The recovered P can be used in many fields such as phosphoric acid production or be converted to another form to be applied as fertilizer.
Benzer Tezler
- Magnetik özellik kazandırılan dendrimerik yapıların (PAMAM G2 ve PAMAM-OH) yeni bir dağıtıcı katı faz özütleme sorbenti olarak metal iyonlarının tayininde kullanımı
Use of dendrimeric structures (PAMAM G2 and PAMAM-OH) with magnetic properties as a new dispersive solid phase extraction sorbent in the determination of metal ions
ÖZGE YILMAZ
Doktora
Türkçe
2024
KimyaYıldız Teknik ÜniversitesiAnalitik Kimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İKBAL KOYUNCU
- Yenilikçi yöntemlerle sentezlenen nanomalzemelerin kadmiyum tayininde ve atık sulardan arıtımında kullanılması
Application of nanomaterials synthesized by innovative methods in cadmium determination and treatment of wastewater
CANSU DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
KimyaYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLTEN ÇETİN
PROF. DR. SEZGİN BAKIRDERE
- Manyetik boya-ligand afinite nanoyapılarını kullanarak Saccharomyces cerevisiae'den alkol dehidrogenaz enziminin saflaştırılması
Purificaiton of alcohol dehydrogenase from Saccharomyces cerevisiae using magnetic dye-ligand affinity nanostructures
NAZİFE KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
BiyokimyaAdnan Menderes ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DENİZ AKTAŞ UYGUN
- Biyobozunur polimerik materyaller ve/veya bunların kalsiyum fosfat kompozitlerinin üretimi ve sert doku onarımında kullanımı
Production of biodegradable polymeric materials and/or their calcium phosphate composites and their use in hard tissue repair
HALİL MURAT AYDIN
Doktora
Türkçe
2008
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN PİŞKİN