CTAB`ın kil/su ara yüzeyine monomerik ve miseler adsorpsiyonu

Abstract

Bu çalışmada, sulu setiltrimetilamonyum bromür (CTAB) çözeltilerindeki kil örneklerinin adsorpsiyon özellikleri; başlangıç CTAB konsantrasyonu, sıcaklık, adsorpsiyon süresi, karıştırma hızı, adsorbent dozajı, süspansiyon pH'sı ve iyonik şiddetin fonksiyonu olarak incelenmiştir. Adsorpsiyon mekanizmasının aydınlatılması amacıyla taneciklerin zeta potansiyeli, süspansiyonların elektriksel iletkenliği ve kilin katyon değişim kapasitesi (CEC) ölçülmüştür. Deneysel sonuçlar, tüm sıcaklıklarda 10 dakikalık sürenin adsorpsiyon dengesine erişmek için yeterli olduğunu göstermiştir. Ayrıca artan sıcaklıkla adsorpsiyon verim ve etkinliğinin azaldığı ve izoterm şekillerinin L formundan S formuna kaydığı gözlenmiştir. İzosterik adsorpsiyon entalpi ve entropi değişimleri sırasıyla -69,05 kJ/mol ve 227,46 J/mol.K olarak hesaplanmıştır. Deneysel veriler çeşitli adsorpsiyon izoterm modellerine uygulanmış ve verilerin Langmuir modeliyle çok iyi uyum içerisinde olduğu bulunmuştur. Artan elektrolit konsantrasyonuyla hem izoterm eğrileri deforme olmuş, hem de adsorpsiyon verim ve etkinliği azalmıştır. Karıştırma hızı, adsorpsiyon verim ve etkinliğini etkilememiştir. Artan adsorbent dozuyla hem adsorplanan miktar, hem de partiküllerin zeta potansiyelleri azalmıştır. Artan süspansiyon pH'sıyla partiküllerin zeta potansiyeli değerleri daha negatif olurken, adsorplanan miktarlar artmıştır. Diğer taraftan, CTAB'ın kil üzerine adsorpsiyonu kritik misel konsantrasyonunun üzerindeki konsantrasyonlarda da incelenmiştir. Miseler adsorpsiyonda, artan CTAB konsantrasyonuyla adsorplanan miktar, zeta potansiyeli değerleri, iletkenlik ve temas açısı artmıştır. Ayrıca temas açısı ve zeta potansiyelinin değişimi, desorpsiyon süresinin fonksiyonu olarak incelenmiş; artan desorpsiyon süresiyle temas açısının bir miktar arttığı, zeta potansiyeli değerlerinin ise azaldığı gözlenmiştir.

In this study, the adsorption properties of clay samples in aqueous cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) solutions were investigated as a function of initial CTAB concentration, temperature, stirring speed, adsorbent dosage, suspension pH and ionic strength. In order to understand the adsorption mechanism in detail, zeta potential values of particles and electrical conductivities of suspensions and cation exchange capacity (CEC) of the clay were measured. The results showed that 10 min is enough to reach the adsorption equilibrium in the whole temperatures. In addition, it was obseved that the adsorption efficiency and effectiveness decreased with increasing temperature and the isotherm form is the tendency of the change from L form straight to S form as increased the temperature. The isosteric adsorption enthalpy and entropy changes were calculated as -69.05 kJ/mol and 227.46 J/mol.K, respectively. Experimental data were analyzed by the various adsorption isotherm models and it was found that the experimental data were correlated reasonably well by the Langmuir model. Both isotherm curves are deformed and the efficiency and effectiveness of adsorption decreased with increasing electrolyte concentration. The stirring speed did not affect the adsorption efficiency and effectiveness. Both adsorbed amount and zeta potential values of particles decreased with increasing adsorbent dosage. The adsorbed amount increased with increasing suspension pH while zeta potential values of particles are more negative increasing. On the other hand, the adsorption of CTAB on the clay samples was investigated at concentrations above the critical micelle concentration (CMC). In the micellar adsorption adsorbed amount, zeta potential values, conductivity and contact angle increased with increasing initial CTAB concentration. Furthermore, the variation of contact angle and zeta potential were investigated as a function of desorption time. It was observed that the contact angle slightly increased and zeta potential values slightly decreased with desorption time.