Sulu Ortamdan 4-Nitrofenolün XAD-7 Reçinesi Üzerindeki Adsorpsiyon ve Desorpsiyonunun Deneysel Olarak İncelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Özge YILDIRIM
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Nevim SAN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:4-nitrofenol endüstride çok sık kullanılan organik bir bileşiktir. Labaratuvar ortamında çözücü ve reaktan olarak kullanımının dışında, ilaçların, böcek ilaçlarının, boyaların üretilmesinde ve derilerin renklerinin koyulaştırılmasında kullanılmaktadır. Su ortamında düşük konsantrasyonlarda bile 4-nitrofenol çok büyük miktarda suyun kirlenmesine neden olmaktadır. Kirlenen sular çevre ve insan sağlığı açısından tehlike oluşturmaktadır. Bu nedenle 4-nitrofenol içeren atık sulardan bu maddenin uzaklaştırılması işlemleri çevresel ve ekolojik açıdan önem kazanmaktadır. Böyle maddeleri sulu ortamlardan gidermek için çeşitli yöntemler olmasına karşın, bu yöntemlerin uygulama alanlarının kısıtlı olması, fazla enerji gerektirmeleri, pahalı olmaları ve ikincil kirletici maddeler oluşturmaları gibi dezavantajları bulunmaktadır. Bu yüzden de 1850'lerden itibaren gelişmeye başlayan adsorpsiyon bilimi, bunlara alternatif olarak geçerliliğini hala sürdürmektedir. Adsorpsiyon işlemi, çevreye zararlı yan ürünler vermemesi, tekrar kullanıma olanak sağlaması ve etki alanının yüksek olması sebebiyle tercih edilen bir yöntemdir. Adsorpsiyon işlemi sırasında, adsorban olarak polimerik esaslı ve polar karakterli bir ticari reçine olan Amberlite XAD-7 seçilmiştir. Bu reçine, yüksek yüzey alanı, alifatik yapısı, sulu sistemlerden polar olmayan bileşikleri, polar olmayan çözücülerden de polar bileşikleri adsorplayabilmesi, mükemmel fiziksel ve termal kararlılığa sahip olması gibi özelliklerinden dolayı tercih edilmiştir. Bu çalışmada amaç; sulu ortamlarda bulunan organik aromatik bir kirletici madde olan 4-nitrofenolün ortamdan giderilmesi için Amberlite XAD-7 reçinesinin uygun bir adsorban olup olmadığını tespit etmektir. Bunun için sabit sıcaklıktaki yatay çalkalamalı bir su banyosu kullanılarak kesikli sistemde adsorpsiyon ve desorpsiyon denemeleri yapılmıştır. Adsorban maddenin miktarının, 4-nitrofenolün başlangıç konsantrasyonunun, pH'nin, sıfır yük noktasının, temas süresinin ve sıcaklığın adsorpsiyon işlemi üzerine etkisi incelenmiştir. Adsorpsiyon işleminin denge verileri değerlendirildiğinde Freundlich izotermi ile uygunluk gösterdiği görülmüştür. Kinetik ve termodinamik veriler de incelenmiştir. Bunun sonucunda, adsorpsiyon kinetiğinin yalancı ikinci mertebeden kinetik modele uyduğu ve parçacık içi difüzyon modelinin üç basamakta gerçekleştiği görülmüştür. Termodinamik parametrelerden olan ∆Go değeri 1x10-4 mol L-1 başlangıç 4-nitrofenol konsantrasyonu ve 3 g L-1 optimum adsorban miktarı için 293 K'de -5,41 kJ mol-1 olarak hesaplanmıştır. Aynı koşullarda 4 farklı sıcaklık değeri için ∆Ho değeri, -20,03 kJ mol-1 ve ∆So değeri ise -49,89 J mol-1 K-1 olarak bulunmuştur. 4-nitrofenolün XAD-7 reçinesi üzerindeki adsorpsiyonu zayıf asidik ortamlarda iyi sonuçlar vermiştir. Bu yüzden de doğal pH (4,5) değeri optimum pH olarak seçilmiştir ve tüm denemeler bu pH'de gerçekleştirilmiştir. Adsorbanın sıfır yük noktası ise yaklaşık pH=7,5 olarak belirlenmiştir. Bununla beraber, belirli konsantrasyonlardaki NaOH çözeltileri kullanılarak 5 defa desorpsiyon işlemi yapılmıştır ve bu beş çevrim boyunca desorpsiyon çözeltisi olarak NaOH'ın kullanılmasının oldukça uygun bir seçim olduğu anlaşılmıştır. Yapılan bütün bu çalışmalar sonucunda 4-nitrofenolün sulu çözeltilerden giderilmesinde adsorpsiyon işleminin kullanışlı bir yöntem olduğu ve adsorban maddemizin desorpsiyon işlemlerinden sonra bozulmadan tekrar tekrar kulllanılabileceği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, desorpsiyon, 4-nitrofenol, XAD-7, adsorpsiyon izotermleri, adsorpsiyon kinetiği, adsorpsiyon termodinamiği