Manyetik halloysit nanotüpler-aljinat hibrit kürelerin sentezlenmesi ve karakterizasyonu: Sulu ortamlardan Pb, metilen mavisi ve direkt mavi 71`in gideriminde kullanılması

Abstract

Bu tez çalışması kapsamında, manyetik halloysit (MHLT) nanotüplerle desteklenmiş aljinat (ALJ) hibrit küreler sentezlenmiş ve adsorpsiyon yöntemiyle Pb(II) ağır metali, metilen mavisi ve direkt mavi 71 boyar maddelerinin atıksulardan giderimi sağlanmıştır. Halloysit nanotüplere manyetik özellik kazandırılması için `birlikte çöktürme` yöntemi, halloysit-aljinat hibrit kürelerin sentezlenmesi için de `damlatma` tekniği kullanılmıştır. Sentezlenen partiküllerin yüzey özelliklerinin belirlenmesi amacıyla FT-IR, TGA, SEM, TEM, BET, VSM, parçacık boyut ve zeta potansiyeli ölçüm analizleri yapılmıştır. Karakterizasyon çalışmalarından sonra kurşun ağır metali, metilen mavisi ve direkt mavi 71 boyar maddelerinin tekli ve ikili sistemlerinin MHLT-ALJ hibrit kürelere adsorpsiyonu çalışmaları kesikli karıştırmalı reaktörlerde gerçekleştirilmiştir. Ayrıca kurşun ağır metali ile dolgulu kolon tipi reaktörde de çalışılmıştır. Kurşun ağır metali ile yapılan çalışmalarda 500 mg/L başlangıç kurşun derişiminde 274,37 mg/g (3,37 mg/m2) denge adsorpsiyon kapasitesine ulaşılmıştır. Yine metilen mavisi ve direkt mavi 71 boyar maddelerinin 500 mg/L başlangıç derişimlerinde sırasıyla 659,92 mg/g (8,12 mg/m2) ve 365,51 mg/g (5,64 mg/m2) gibi yüksek denge adsorpsiyon kapasitelerine ulaşıldığı görülmüştür. MHLT-ALJ hibrit kürelerin sürekli sistemlerde kullanılabilirliklerini incelemek amacıyla kurşun ağır metali ile gerçekleştirilen dolgulu kolon adsorsiyonun da ise elde edilen sonuçlar doğrultusunda uygulanan Thomas Modeli'ne göre maksimum kolon adsorpsiyonu 248,53 mg/g (3,06 mg/m2) olarak bulunmuştur (C0,Pb = 250 mg/L). Ayrıca manyetik özellik gösteren MHLT-ALJ hibrit kürelere uygulanan manyetik bir alan sayesinde dolgulu kolon sisteminden adsorpsiyon sırasında kaçmadan kalabilmeleri ve adsorpsiyon sonrasında sistemden kolayca ayrılabilmeleri sağlanmıştır.

In this study, alginate (ALG) hybrid spheres supported with magnetic halloysite nanotubes (MHNTs) were synthesized and Pb (II) heavy metal, methylene blue and direct blue 71 dyes reduction from wastewaters was provided. While `co-precipitation` method was used to provide halloysite nanotubes to gain magnetic property, the synthesis of halloysite-alginate hybrid spheres was done by `dripping` method. In order to determine surface characteristics of these synthesized particles, FT-IR, TGA, SEM, TEM, BET, VSM, particle size and zeta potential measurement analysis were done. After characterization, the adsorption of heavy metal lead's, methylene blue and direct blue 71 dyes' single and binary systems onto MHNT-ALG hybrid spheres in a batch reactor were conducted. Studies done with lead showed that when initial lead concentration is 500 mg/L, equilibrium adsorptions have been reached at a capacity of 274.37 mg/g (3.37 mg/m2). Again for the same 500 mg/L initial concentrations of methylene blue and direct blue 71 dyes, high equilibrium adsorption capacities such as 659,92 mg/g (8,12 mg/m2) and 365,51 mg/g (5,64 mg/m2), respectively were reached. Moreover, in order to examine the suitability of MHNT-ALG hybrid spheres to continuous systems, heavy metal lead adsorption experiments were conducted in a fixed bed reactor. Thomas Model was applied to the results of fixed bed experiments and it was found out that maximum bed adsorption is 248.53 mg/g (3.06 mg/m2) (C0,Pb = 250 mg/L). In addition to these, during continuous system experiments, a magnetic field was applied onto the MHNT-ALG hybrid spheres which show magnetic characteristics. This magnetic field provides particles to stay in bed without flowing away and also to be taken away from the bed after adsorption.