Tio2@pldopa@fe3o4 nano kompozit sisteminin ağır metal gideriminde kullanımı
Tio2@pldopa@fe3o4 nano composite system for heavy metal removal
- Tez No: 987782
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAYRUNNİSA MAZLUMOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Tez kapsamında TiO2 nanoçiçeklerin destek malzemesi olarak kullanıldığı, manyetik özellikli bir adsorban üretilmiş, Ni ve Pb ağır metallerinin sulu çözeltisinde adsorpsiyon aktivitesi test edilmiştir. Temas süresi, çözelti pH'ı, adsorban miktarı, çalkalama hızı ve anyon türünün adsorpsiyon üzerine etkisi incelenmiştir. Elde edilen veriler kullanılarak geniş yüzey alanına sahip, manyetik özelliği sayesinde ortamdan kolayca ayrılan ve bu sayede ikincil kirliliği azaltacak bir adsorban üretilmesi hedeflenmiştir. Yöntem: Nanokompozit üretimi için hidrotermal yöntemle TiO2 nanoçiçek ve solvotermal yöntemle Fe3O4 nanopartikül üretilmiştir. LDOPA polimerizasyonu ile nanoçiçekler PLDOPA filmi ile kaplanmış, Fe3O4 nanopartiküllerinin kontrollü ve kolay bir şekilde birikimi sağlanmıştır. Bu sayede nanokompozit malzemeye manyetik özellik kazandırılmış ve manyetik alan manipülasyonu ile sulu ortamdan kolayca ayrımı gerçekleştirilmiştir. Nano yapıların karakterizasyonu ve ağır metal tayini ile adsorpsiyon aktivitesi belirlenmiştir Bulgular: SEM, TEM, XRD ve EDS analizleri nanokompozit yapının başarılı bir şekilde sentezlendiğini göstermiştir. Yapılan çalışmalar sonucu belirlenen parametrelerin adsorpsiyon üzerine şu etkiler gözlenmiştir i) temas süresi, dengeye ulaşıncaya kadar önemli bir etkiye sahiptir, ii) iyon etkisinden dolayı ortamda metal katyonlarla bir rekabet meydana geldiği ve çökelmenin önüne geçilmesi için pH değerinin optimum olması çok önemlidir, iii) çalkalama hızı ilk önce kütle transferini artırıp, sınır tabakayı incelttiği için adsorpsiyonu artırmakta, belirli bir değerin üzerinde girdap oluşumuna neden olduğu için düşürmektedir, iv) aktif bölgeler arttığı için adsorban miktarının artması adsorpsiyonu artırmakla beraber, kümelenmeye neden olacağı için olumsuz bir etkiye sahip olabilmektedir, v) ağır metal bileşiklerinin sulu çözeltilerindeki anyon türü adsorpsiyon üzerinde çok önemli bir etkiye sahip değildir. Sonuç: Önerilen TiO2@PLDOPA@Fe3O4 (TPF) nanokompoziti; üretim kolaylığı, adsorpsiyon aktivitesi, ortamdan kolayca ayrılması ile ikincil kirliliği en aza indirmesinden dolayı ideal bir adsorban olarak önemli fırsatlar sunmaktadır. Tekrar kullanım kolaylığı sunan nanokompozit, başka uygulamalarda da kullanılarak ekonomik fırsatlar sunacak çalışmaların önünü açmıştır.
Özet (Çeviri)
Purpose: Within the scope of the present thesis, a magnetic adsorbent was produced using TiO2 nanoflowers as the support material, and the adsorption activity of Ni and Pb heavy metals in aqueous solution was evaluated. The effects of parameters such as contact time, solution pH, adsorbent dosage, shaking rate, and anion type on adsorption were systematically investigated. Drawing on the obtained data, the study aimed to develop a high–surface–area adsorbent that can be readily separated from the medium due to its magnetic properties, thereby minimizing secondary pollution. Method: To synthesise the nanocomposite material, TiO2 nanoflowers were synthesized through a hydrothermal synthesis process, and Fe3O4 nanoparticles were produced through a solvothermal route. The nanoflowers were coated with a PLDOPA layer through LDOPA polymerization and then loaded with Fe₃O₄ nanoparticles. This approach enabled the facile and well-regulated deposition of nanoparticles on the nanocomposite material, conveying magnetic characteristics to the material and facilitating rapid magnetic separation from aqueous media. Consequently, a functional nanocomposite capable of removing heavy metals was obtained. Findings: SEM, TEM, XRD, and EDS analyses confirmed the successful synthesis of the nanocomposite structure. The effects of the investigated parameters on adsorption were as follows: i) contact time significantly influences adsorption until equilibrium is achieved; ii) ionic interactions result in competition among metal cations, and maintaining an optimal pH is crucial to avoid precipitation; iii) shaking speed initially enhances mass transfer and reduces the boundary layer thickness, thereby increasing adsorption. Beyond a certain threshold, adsorption decreases due to vortex formation; iv) increasing the adsorbent amount enhances adsorption by providing more active sites, but excessive amounts may lead to particle aggregation, negatively affecting adsorption; v) the type of anion in aqueous heavy metal solutions exhibits no significant influence on adsorption. Results: The TiO2@PLDOPA@Fe3O4 (TPF) nanocomposite developed in this study offers significant advantages owing to its facile synthesis, high adsorption efficiency, and magnetic separability. The results suggest that this material is a promising adsorbent for wastewater remediation and heavy metal removal. Its reusability further enhances its economic feasibility, providing an environmentally benign and cost-effective approach for wastewater remediation.
Benzer Tezler
- Farklı morfolojilerde titanyum dioksit nanosistemlerin üretilmesi, karekterizasyonu ve biyolojik uygulamaları
Production, characterization and biological applications of titanium dioxide nanosystems in different morphologies
NURAY SERGİNAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiProses ve Reaktör Tasarımı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET YILMAZ
- TiO2 ince filmlerinin optik parametrelerinin tayini
Başlık çevirisi yok
NURTEN ÖNCAN
Doktora
Türkçe
1985
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ÜLKÜ CANTÜRK
- TiO2 photocatalytic degradation of substituted resorcinols: Kinetic and mechanistic studies
Takılandırılmış resorsinollerin TiO2 yarıiletkeni ile fotokatalitik degradasyonu: Kinetik ve mekanistik çalışmalar
AYŞE NEREN ÖKTE
- Determination of thermal optical properties of TiO2 and ZrO2 films and their fiber optic temperature sensor application
TiO2 ve ZrO2 filmlerin termal optik özelliklerinin belirlenmesi ve bunların fiber optik ısı algılayıcısı uygulamaları
GÜLTEKİN GÜLŞEN
Doktora
İngilizce
1999
Fizik ve Fizik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. NACİ İNCİ
- TiO2 ve katkılı TiO2 ince filmlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of TiO2 and doped TiO2 thin films
İBRAHİM TÜRHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. G. GALİP TEPEHAN