Geri Dön

Gözenekli jeopolimerler ile sulu çözeltilerden kurşun giderimi

Lead removal from aqueous solutions with porous geopolymers

PDF İndir

  1. Tez No: 993200
  2. Yazar: SERKANT AYKUL
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKER ACAR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Atatürk Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu tezde, gözenekli yapıda bir jeopolimer sentezlenerek bunun adsorban olarak kullanımı ile sulu çözeltilerden kurşun (Pb2+) giderim potansiyeli incelenmiştir. Jeopolimer sentezinde alüminosilikat kaynağı olarak uçucu kül, metakaolin ve kırmızı çamur, alkali aktivatör olarak sodyum silikat ve sodyum hidroksit, gözenek oluşturma ve bunların kararlılığını koruma amaçlı olarak sırasıyla hidrojen peroksit ve sodyum dodesil sülfat kullanılmıştır. Deneylerde adsorban dozajı (0,5-2,5 g/L), başlangıç kurşun konsantrasyonu (25-200 mg/L), pH (3-11) ve sıcaklık (298-318 K) gibi parametrelerin etkisi zamana bağlı olarak incelenmiştir. Ayrıca giderim mekanizmasının belirlenebilmesi için izoterm, kinetik ve termodinamik incelemeler, adsorbanın tekrar kullanılabilirliğinin değerlendirilebilmesi amacıyla da desorpsiyon ve rejenerasyon testleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen jeopolimer (GEO), iyi gelişmiş bir gözenekli yapıya ve orta düzeyde bir özgül yüzey alanına (42,05 m2/g) sahip olup, her iki özellik de etkin Pb(II) adsorpsiyon performansına önemli ölçüde katkı sağlamıştır. Kesikli deneyler, Pb(II) gideriminin işletme parametrelerinden güçlü bir şekilde etkilendiğini ortaya koymuştur. Adsorpsiyon kinetiği, yalancı–ikinci dereceden kinetik modele (R2 = 0,9993) uymakta olup, baskın mekanizmanın kimyasal adsorpsiyon (kemisorpsiyon) olduğunu doğrulamaktadır. Langmuir izotermi, en yüksek korelasyonu (R2 ≈ 0,999) göstermiş ve 318 K'de maksimum adsorpsiyon kapasitesinin 74,26 mg/g olduğunu belirterek tek tabakalı adsorpsiyon mekanizmasına işaret etmiştir. Termodinamik değerlendirmeler, adsorpsiyon sürecinin kendiliğinden gerçekleştiğini (ΔG° < 0), endotermik (ΔH° > 0) olduğunu ve katı–sıvı ara yüzeyinde düzensizliğin arttığını (ΔS° > 0) göstermiştir. Rejenerasyon çalışmaları, EDTA'nın HNO3'e kıyasla daha etkili bir desorban madde olduğunu ve dört ardışık adsorpsiyon–desorpsiyon döngüsünden sonra bile %81'in üzerinde Pb(II) giderim verimini koruduğunu ortaya koymuştur. Sonuç olarak, elde edilen bulgular GEO'nun yüksek adsorpsiyon performansı, çevresel sürdürülebilirliği ve yeniden kullanılabilirliği açısından dengeli özellikler sunan etkili ve umut verici bir adsorban olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, gerçek atıksular, çok bileşenli sistemler ve sürekli akış koşulları altında uzun vadeli kararlılığın inceleneceği ileri düzey çalışmalar, bu malzemenin pratik uygulanabilirliğini doğrulamak açısından gereklidir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, a porous geopolymer was synthesized and its potential for lead (Pb²⁺) removal from aqueous solutions was investigated through its use as an adsorbent. In the synthesis of the geopolymer, fly ash, metakaolin, and red mud were used as aluminosilicate sources, while sodium silicate and sodium hydroxide served as alkaline activators. Hydrogen peroxide and sodium dodecyl sulfate were employed as the foaming and foam-stabilizing agents, respectively. In the experiments, the effects of various parameters, such as adsorbent dosage (0.5–2.5 g/L), initial lead concentration (25–200 mg/L), pH (3–11), and temperature (298–318 K), were investigated as a function of time. Additionally, adsorption isotherm, kinetic, and thermodynamic analyses were conducted to elucidate the adsorption mechanism, while desorption and regeneration tests were performed to assess the reusability of the adsorbent. The geopolymer obtained (GEO) exhibited a well-developed porous structure and a moderate specific surface area (42.05 m2/g), both of which contributed to its efficient Pb(II) adsorption performance. Batch experiments revealed that Pb(II) uptake was strongly affected by operating parameters. The adsorption kinetics followed the pseudo-second-order model (R2 = 0.9993), confirming that chemisorption was the dominant mechanism. The Langmuir isotherm provided the best correlation (R2 ≈ 0.999), indicating monolayer adsorption with a maximum capacity of 74.26 mg/g at 318 K. Thermodynamic evaluations demonstrated that the adsorption process was spontaneous (ΔG° < 0), endothermic (ΔH° > 0), and accompanied by increased randomness at the solid–liquid interface (ΔS° > 0). Regeneration studies revealed that EDTA was a more efficient desorbing agent than HNO3, maintaining over 81% Pb(II) removal efficiency after four consecutive adsorption–desorption cycles. In conclusion, the results demonstrate that GEO is a promising and efficient adsorbent, offering a strong balance of adsorption performance, environmental sustainability, and reusability. Nevertheless, further research involving multi-solute systems, real wastewater samples, and long-term continuous flow conditions is essential to validate its practical applicability on a larger scale.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    930494

    Jeopolimer esaslı koordierit-nefelin gibi gözenekli yapıların sulu ortamda sitotoksik kanser ilaçlarının hastane atık sularından giderilmesi

    Removal of cytotoxic tamoxifen from aqueous solutions with geopolymer-based nepheline/cordierite adsorbent

    SERDAR ÇİLENMEZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Çevre MühendisliğiUşak Üniversitesi

    Enerji ve Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ YAVUZ ERGÜN

    DOÇ. DR. İBRAHİM BULDUK

  2. Tez No

    754525

    Uçucu külden elde edilen geopolimerlerin metal doplama yöntemiyle özelliklerinin geliştirilmesi

    Improving properties of fly ash based geopolymers by using metal dopped method

    HİLAL ÖZKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Kimya MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMEK DERUN

  3. Tez No

    646793

    Kolemanit katkılı yüksek oranda tuğla taban külü içeren jeopolimerik ısı yalıtım malzemesi üretimi

    Production of colemanite doped geopolymer heat insulation material containing high percantage of brick bottom ash

    EMEL CENGİZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Mühendislik BilimleriAfyon Kocatepe Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TANER KAVAS

  4. Tez No

    413334

    Metakaolin esaslı jeopolimerlere gliserin, polietilen glikol ve polisialat silokso tozu katkılarının etkisinin incelenmesi

    Investigation of the effect of glycerine, polyethylene glycol and polysialate siloxo powders addition to metakaolin based geopolymers

    SÜLEYMAN YAŞIN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Metalurji MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAYRETTİN AHLATCI

  5. Tez No

    503311

    Structure-property relationship in volcanic ash based one part geopolymers and perlite-metakaolin based two part geopolymers

    Volkanik cüruf bazlı tek aşamalı jeopolimerlerin ve perlit-metakaolin bazlı iki aşamalı jeopolimerlerin yapı-özellik ilişkisi

    REFİKA ÇETİNTAŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Kimya MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEZEN SOYER UZUN

Geri Dön