Organo-kil bileşiklerinin hazırlanması, karakterizasyonu ve 2,4-D`nin çözeltiden adsorpsiyonunda kullanılması

Abstract

- I - ÖZET Killer, yüksek yüzey alanlarından dolayı iyi adsorplama özelliği gösterirler. Ancak killerin, hidrofilik karakterli olmalarından dolayı suda fazla çözünen polar ya da katyonik haldeki organik maddeler hariç, organik moleküllere karşı gösterdikleri sorpsiyon kapasiteleri çok düşüktür. Günümüzde killerin, organik maddelere karşı adsorpsiyon açısından ilgilerini arttırmak üzere n-alkilamonyum tuzlanyla işleme sokularak organo-kil bileşikleri hazırlanmaktadır. Organo-kil adsorbanlar, çevre kirliliğine neden olan pestisitier için çok etkili olmaktadır. Bu çalışmada, kaolin, bentonit, illit ve sepiyolit türü killer, nonüamonyum klorür ve dodesüamonyum klorürle etkileştirilerek organo-kil kompleksleri hazırlanmışta-. Daha sonra bu örneklerin karakterizasyonu yapılmıştır. Orjinal kil örneklerinin katyon değişim kapasiteleri, `amonyum asetat yöntemi` yardımıyla belirlenerek, organo-kil komp lekslerinin hazırlanmasında kullanılacak tuz miktarları tespit edilmiştir. Tüm örneklerin, Termogravimetrik analizleri (TG, DTG) yapılarak yapıdan çeşitli sıcaklıklarda ayrılmış olan higroskopik su, kristal örgü. suyu ve yapının bozunması gibi yapısal değişiklikler saptanmıştır. Dodesüamonyum katyonunun, nonüamonyum katyonu na nazaran daha fazla yapıya girdiği saptanmıştır. Tine aym örneklerin B.E.T. tek nokta özgül yüzey alam değerleri, 77K de azot gazı adsorpsiyonuyla belirlenmiş; kil, nonüamonyum ve dodesüamonyum işlemli killer sırasında yüzey alam değerinde azalma gözlenmiştir. Orjinal ve organo-kÜ örneklerinin x-ışını toz kırınımı analizleri yaptırılarak, örneklerin mineralojik açıdandurumlan ve tabakalı yapılarının organik katyonla işlem sonrasında ne tür bir değişmeye uğradıkları tesbit edilmiştir. Kaolin örneğinin, temelde kaolinit minerali olduğu, ancak fazla miktarda kuvars içerdiği, d(001) değerinin 7,17A olduğu ve organik madde üe etküeşmediği anlaşılmıştır. Bentonit örneğinin ise illit üe karışık montmorülonit minerali içerdiği ve n-alkilamonyum tuzlanyla yapılan işlemden oldukça fazla etküendiği gözlenmiştir. İllit ve Sepiyolit örneklerinin, saf minerallerden oluştuğu bulunmuştur. Tüm örneklerin, FTTR spektrumlan KBr disk yöntemiyle aunmış ve elde edilmiş olan spektrumlardaki bandlar kfl mineralleri ve nonüamonyum ve dodesüamonyum iyonları açısından değerlendirilmiştir.- II - Örneklerin adsoıpsiyon özellikleri, 2,4-D'nin sulu çözeltiden değişik pHlarda adsorpsiyonunun yapılmasıyla incelenmiştir. 2,4-D'nin tüm örnekler üzerinde, doğal pH 'sında daha fazla adsorplandığı görülmüştür. Kaolin örneklerinin adsorpsiyona uygun olmadığı, bentonit, ilüt ve sepiyolit örneklerinin daha iyi adsorpsiyon yaptığı bulunmuştur. Ayrıca dodesilamonyum kil örneklerinin desorpsiyonda, nonilamonyum killere göre daha etkili olduktan bulunmuştur. Dodesilamonyum işlemli örneklere ait adsorpsiyon verileri Langmuir ve Freundlich adsoıpsryondenklemleri açısmdan değerlendirilerek, doğrusallaştırılmış izotermlere dayak olarak ilgili parametreler belirlenmiştir. Tüm örneklerin Freundlich denklemine uyduğu, dodesilamonyumkaolin ve dodesilamonyumsepryolit örneklerinin Langmuir izoterm denklemine genelde uymadıkları görülmüştür. Nonil- ve dodesikmonyum klorür işlemli kil örneklerindeki organik maddeler, element analiz cihazryla incelenerek tüm örneklerdeki, %H, %C ve %N miktarları belirlenmiştir. Örneklerdeki %C miktannm adsorpsiyona olan etkisi araştırılmıştır. Sonuç olarak, dodesilamonyum klorür uygulamasının etkili olduğu, 2,4-D'nin sulu çözeltiden adsorpsiyonunda en iyi adsorpsiyonu, doğal pH*da dodesilamonyum işlemli bentonit, illit ve sepiyolit örneklerinin verdiği bulunmuştur.

-III- SUMMARY Clays have very good adsorbent properties due to their high surface areas. However, their sorption capacity for organic molecules is very low. because of their hydrophylic character, except for those which are highly water-soluble, polar or cationic. Recently, in order to increase the sorption capacity of the clays for organic polluants, organo-clays were prepared by treatment of clays with n-alkylammonium salts. These organo-clay adsorbents are very useful for the adsorption of enviromental polluants such as pesticides. In this study, organo-clay complexes of the clays were prepared by the treatment of kaolin, bentonite, illite and sepiolite types of the clays with nonyl- and dodecyl- ammonium chlorides. After preparation, these samples were also characterized, cation- exchange capacities of untreated clays were measured by ammonium acetate methode. in order to determine the amounts of the salts which would be used in the preparation of organo-clay complexes. Thermogra/imetric(TG) analysis of the samples were carried out for the determination of the amounts of hydroscopic water, crystal lattice water and the changes of the structures such as decomposition of the adsorbed species. It has been found that dodecylammonium cation were penatreted more than nonylammoniurn cation. Specific surface area values of the samples were determined at 77 K with B.E.T. single point adsorption of N2. ü has been observed mat mere was a decrease in surface area values in the order of natural clays, nonyl- and dodecylammoniumclays respectively. X-ray powder diffraction analysis of the samples and the effects of organic salts after modification on the layer structures of the clays were investigated in the sense of mineralogical content. As a result, kaolin sample was composed of kaolinite mineral and large amounts of quartz. It had a basal spacing d(001) of 7.17 Â. There was not any difference between the treated and untreated kaolin samples in the point of wives of basal spacing. This meant that kaolin unaffected by organic treatment. Bentonite sample showed mixed structure with illite and montmorillonite minerals and highly affected by the treatment of n-alkylammonium salts. On the other hand, XRD results showed also that illite and sepiolite samples were very pure minerals.-IV- FTTR spectra of all the samples were obtained in KBr. The bands in the spectra were evaluated in clay minerals and n-alkylammonium cations. Adsorption properties of the samples were investigated in the adsorption of 2,4-D from aqueous solution at different pH values. It has been seen that 2,4-D were adsorbed more at natural pH than the other pH values. It has been also found that organo- bentonite, illite and sepiolite samples were adsorbed 2,4-D highly while kaolin samples were not adsorbed 2,4-D sufficiently. We checked the fit of the adsorption data of dodecylammonium treated clays to the Langmuir and Freundlich equations. These equations were used in linearized forms and the corresponding parameters were also calculated. It was easily seen that the adsorption data were in agree with Freundlich equation, but were not fitted in general. Langmuir equation as far as dodecylammonium kaolin and dodecylammonium sepiolite concerned. Organic matter contents of the nonyl- and dodecylammonium chloride treated clays were determined in elemental analysis instrument and percentage of H, C, and N were calculated. The effect of organic carbon amount on the adsorption was also investigated. As a result, it was found that dodecylammonium chloride treatments of the clays except kaolin were very effective, and organo-clays such as organo-bentonites, illites and sepiolites were useful in the adsorption of 2,4-D from aqueous solution at natural pH values.