Arsenic removal from water using magnetite/reduced graphene oxide nanocomposites: A comparative study with zero-valent iron and their combinations
Manyetit/indirgenmiş grafen oksit nano kompozitleri ile sudan arsenik giderilmesi: Sıfır değerli demir ve nano kompozit kombinasyonlarıyla karşılaştırmalı bir çalışma
- Tez No: 995872
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEMA SEVİNÇ ŞENGÖR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Arsenit (As(III)) kaynaklı arsenik kirliliği, hareketliliği ve toksisitesi nedeniyle önemli bir çevresel sorun teşkil etmektedir. Bu tez, manyetit indirgenmiş grafen oksit (MrGO) ve termal olarak işlenmiş türevi (HMrGO) ile sıfır değerlikli demirin (SDD), tek başına adsorbanlar olarak ve HMrGO'yu ZVI ile birleştirerek oluşturulan çift modlu bir sistemde, sudan arsenik türleri olan As(III) ve As(V)'i uzaklaştırmadaki performansını araştırmaktadır. Bu yaklaşım, SDD'deki yüzey pasivasyonu ve tek başına manyetit nanokompozitlerdeki geleneksel sınırlamaların üstesinden gelmek için malzeme kombinasyonlarının sinerjik potansiyelini kullanmayı amaçlamaktadır. Adsorpsiyon denge çalışmaları, tek başına SDD'nin, MrGO için 580,22 mg/g ve HMrGO için 232,45 mg/g'ye kıyasla 1037,29 mg/g'lık yüksek bir Langmuir kapasitesi sağladığını göstermiştir. Nanokompozitin kinetiği, kimyasal adsorpsiyon kontrollü hızlara işaret eden Psödo-İkinci Derece kinetik modelini (R² > 0,95) izlerken; ZVI ise Birinci Derece kinetik modele (R² ≈ 0,98) göre davranış sergilemiştir. Özellikle, kinetik çalışmalarda HMrGO'nun, tek başına MrGO ve SDD'ye kıyasla en hızlı uzaklaştırma verimliliğini göstererek, 100 µg/L konsantrasyonda iki saat içinde %80,8 As(III) uzaklaştırma sağladığı gözlemlenmiştir. HMrGO ve SDD'nin entegrasyonu sinerjik etkiler oluşturmaktadır. 0,02 mg/mL HMrGO ile 0,2 mg/mL SDD'nin (Komb 3) birleştirildiği HMrGO-ZVI kombinasyon düzeneğinde, deneyde kullanılan diğer kombinasyon dozlarına kıyasla 1203,25 mg/g'lık üstün bir kapasiteye ulaştğı gözlemlenmiştir. Bu performansın, iletken MrGO omurgasının As(III) oksidasyonunu katalize etmesi ve SDD korozyonunu hızlandırarak pasivasyonu önlemesi ve adsorpsiyonu artırması yoluyla gerçekleşen galvanik eşleşme ile sağlandığı düşünülmektedir. Türkiye'nin Balçova ve Çitgöl bölgelerinden alınan sentetik ve gerçek yeraltı suları kullanılarak yapılan çalışmalar, HMrGO ve Komb 3 sisteminin sırasıyla %71,3 ve %67,6 ile %77,1 ve %87,7 gibi yüksek bir uzaklaştırma verimliliğini koruduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Arsenic contamination, particularly by mobile and toxic trivalent arsenite (As(III)), presents a significant environmental challenge. This thesis evaluates Magnetite reduced Graphene Oxide (MrGO), its thermally-treated derivative (HMrGO), and Zero Valent Iron (ZVI) as standalone adsorbents and in dual-mode combined (HMrGO-ZVI) systems to remove As(III) and As(V) from water. This approach aims to leverage synergy to overcome ZVI surface passivation and slow kinetics, while also addressing the limited capacity of the nanocomposites. Equilibrium studies showed ZVI had a high Langmuir capacity of 1037.29 mg/g, compared to 580.22 mg/g for MrGO and 232.45 mg/g for HMrGO. Nanocomposites followed Pseudo-Second-Order kinetics, while ZVI followed First-Order kinetics, under As(III) loading. Under As(V), both the nanocomposites and ZVI followed Pseudo-Second-Order kinetics. HMrGO demonstrated the fastest kinetics, removing 80.8% As(III) at 100 µg/L As(III) within two hours. Notably, the HMrGO-ZVI combination (0.02 mg/mL HMrGO with 0.2 mg/mL ZVI) achieved a superior capacity of 1203.25 mg/g. This performance is driven by galvanic coupling, where the MrGO backbone catalyzes As(III) oxidation and prevents ZVI passivation. Validation in synthetic real groundwater from Balçova and Çitgöl, Türkiye, showed efficiencies of 71.3% and 67.6% for HMrGO, and 77.1% and 87.7% for the combination, respectively, confirming the system's potential for remediation in complex aqueous environments.
Benzer Tezler
- Arsenic removal from water by magnetite/reduced graphene oxide nanocomposite: From material synthesis to engineering applications
Manyetit/indirgenmiş grafen oksit nanokompoziti ile sudan arsenik giderimi: Malzeme sentezinden mühendislik uygulamalarına
SARP ÇELEBİ
Doktora
İngilizce
2026
Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEMA SEVİNÇ ŞENGÖR
PROF. DR. KAHRAMAN ÜNLÜ
- A comparative study of arsenic removal from water using zero-valent iron (ZVI), magnetite/reduced graphene oxide (MRGO) and their combinations in column systems
Sıfır değerlikli demir (SDD), manyetit indirgenmiş grafen oksit (MİGO) ve kombinasyonlarının kolon sistemlerinde kullanılarak sudan arsenik giderilmesinde karşılaştırılması
ACAR ŞENOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEMA SEVİNÇ ŞENGÖR
- Evaluation of the effect of sodium dodecyl sulfate and sand on graphene for the removal of arsenic in contaminated waters
Kontamine sulardan arsenik uzaklaştırılmasında sodyum dodesil sülfat ve kumun grafen üzerindeki etkilerinin incelenmesi
BEATRIZ ELENA CORREA ARIAS
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. MOİZ ELNEKAVE
- Arsenik baskılanmış nanopartiküllerle çevre sularından arsenik uzaklaştırılması
Arsenic removal from environmental waters with arsenic imprinted nanoparticles
VEYİS KARAKOÇ
- Demir oksit nanoparçacıklarının ağır metal adsorpsiyonunda kullanımı
Using of iron oxide nanoparticles on adsorption of heavy metals
İLKYAZ ÇETİN ERCAN
