Çitosan/kil kompozitlerinin sentezi, karakterizasyonu ve Cu (II) adsorpsiyonunda kullanımı

Abstract

Bu çalışmada, sulu ortamdan Cu(II) iyonlarının giderilmesi için ülkemizde yaygın olarak bulunan bentonit kili ve doğada selülozdan sonra en bol olan kitinden elde edilen çitosan biyopolimeri ve bu iki doğal adsorplayıcadan hazırlanmış olan kompozit maddeler kullanıldı.Çitosanın yapısında bulunan hidroksil (-OH) ve amino (-NH2) grupları ağır metallerle bağ yapabilme potansiyeline sahip olmasını sağlar. Çitosanın saf halinin adsorplayıcı olarak kullanılması düşük yoğunluk ve yüzey alan, yüksek maliyet, mekanik ve kimyasal olarak zayıf özellikler gibi olumsuzluklar oluşturur. Çitosanın mekanik gücünün geliştirilmesi, kuvvetli asitlerde çözünmemesi bunun yanında adsorpsiyon özelliklerinin de arttırılması için çitosan temelli kompozitler yapılmıştır.Killer, adsorpsiyon çalışmalarında genelde sık kullanılmakla beraber pratik kullanımlarda agregasyon ve koagülasyon gibi hidrodinamik özellikleri etkileyen olumsuzluklar ile karşılaşılır. Bu olumsuzluklar killerin polimerler ile oluşturabilecekleri kompozitlerin kullanımı ile giderilebilir. Özellikle çitosan/kil kompozitleri ağır metal giderilmesinde test edilmiş ve birçok çalışmada kullanılmıştır.Bu çalışmada, çitosan/bentonit kompoziti sentezlenerek sulu çözeltiden Cu(II) adsorpsiyonunda kullanıldı. Adsorpsiyon üzerine sıcaklık, başlangıç konsantrasyonu, pH ve hızın etkisi incelendi. Ayrıca adsorpsiyon rekabeti çalışmaları yapıldı. Kinetik veriler psödo first, psödo second, Weber-Morris ve gözenek difüzyon modellerinde değerlendirilerek hız sabitleri bulundu. Langmuir ve Freunlich adsorpsiyon modelleri kullanılarak adsorpsiyon dengesi incelenerek bu modellere ait sabitler hesaplandı. Ayrıca IR ve SEM incelemeleri yapılarak adsorplayıcıların karakterizasyonu yapıldı.

In this study, bentonite clay that is commonly available in our country to remove the Cu (II) ion from the aqueous solution and chitosan bio-polymer that is obtained from chitin which is the second commoner after the cellulose in nature, and the composite materials that are made up of these two natural adsorbents were used.Chitosan contains reactive hydroxyl (?OH) groups and amino (?NH2) groups that have the potential to bind heavy metals. However, using pure chitosan as an adsorbent has several disadvantages such as low surface area, low speci ? c gravity, high cost, and weak chemical and mechanical properties. Composites based on chitosan were constructed to develop chitosan?s mechanical power, not to solve the strong acid, and to raise the qualities of adsorption.Clays have been used often in adsorption studies but in practically studies clays show some negative effects on hydrodynamic properties such as aggregation and coagulation. These negative effects can be removed by using the composites which polymers combining with clays. Particularly, chitosan/clay composites have been tested in removing the heavy metals and used in most studies.In this study, chitosan/bentonite composite synthesized and used to adsorption Cu (II) from aqueous solution. The effect of temperature, the initial metal concentration, pH, and velocity on adsorption was investigated. Moreover, some studies on the adsorption competition were performed. Velocity constants were found by interpreting the kinetic data on pseudo first, pseudo second, Weber- Morris and pore diffusion models. By using Langmuir and Freundlich adsorption models and analyzing adsorption balance, constants, relating to these models were calculated. Furthermore, by IR and SEM analysis, the characterization of adsorbents were carried out.