İnorgano- ve organo-killer tarafından bazı organik kirleticilerin sıvı fazı adsorpsiyonu

Abstract

I ÖZET Doktora Tezi inorgano ye Organo Killer Tarafından Bazı Organik Kirleticilerin Sıvı Fazı Adsorpsiyonu Özlem CEYHAN Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı SİVAS Danışmanlar: Prof. Dr. Raif GÜLER Doç. Dr. Hülya GÜLER Bu çalışmada, Reşadiye bentoniti ve Şile kaolinitinden değişik yüzey özelliğine sahip inorgano- ve organo-killerin hazırlanması, karakterizasyonu ve bu organo- killerde bazı organik kirleticilerin tutulması incelenmiştir. Bentonit ve kaolinit örneklerinin kil, kum ve şilt bileşimleri saptanmıştır. Kaolinit ve bentonitin kil içerikleri sırasıyla % 65 ve % 80 olarak bulunmuştur. Bentonit kil içeriğinin yüksek olması nedeniyle olduğu gibi; kaolinit ise nisbeten düşük kil içeriği nedeniyle, kil ve şilt fraksiyonu(<50 /wn) alınarak kullanılmıştır. İnorgano-kil olarak tanımlanan Na-killeri özgün kil örneklerinin NaCl ün sulu çözeltisi ile etkileştirilmesi ile hazırianmıştir. Organo-killer kuaterneramonyum tuzlarının (KUAT) R gruplan ya da hidrofobik kuyruklarının hidrofobikliğine ve boyutlarına bağlı olarak iki ayrı grupta hazırlanmıştır: Organofilik killer olarak tanımlanan modifiye organo-killerin birinci grubu, büyük alkil hidrokarbon kuyruklu KUAT lar kullanılarak hazırlanmıştır. Hekzadesil- trimetilamonyum-(HDTMA) ve dodesiltrimetil amonyum-(DDTMA) killeri organo- killerin bu sınıfına girmektedir. Yüzeye adsorplayıcı killer olarak tanımlanan organo- killerin ikinci grubu trimetilfenil amonyum-(TMFA) ve tetrametil amonyum-CTMA) gibi daha küçük organik kalyonlar kullanılarak hazırlanmıştır. Hazırlanan inorgano- ve organo-killer XRD, MIR analizleri ve organik karbon içerikleri ile karakterize edilmiştir.II Bu killerin, fenol (F), 2,4-dimetilfenol ( 2,4-DMF) ve 2,4,6-trimetilfenolü (2,4,6-TMF) adsorplama yetenekleri incelenmiştir, înorgano-killerin ve organo- kaolinitierin bu organik kirleticilerin hiç birisini adsorplamadığı saptanmıştır. Sudan fenol bileşiklerinin adsorplanmasnıuı HDTMA- ve DDTMA-bentonit için, 2,4,6- TMF>2,4-DMF>F; TMFA-bentonit için 2,4,6-TMF>F>2,4-DMF ve TMA-bentonit için ise F>2,4-DMF>2,4,6-TMF sırasına göre azaldığı saptanmışlar. Öte yandan kirleticilerin n-hekzandan adsorpsiyon miktannnı kil-organik kompleksleri ve fenollerin çözücü ile etkileşimine bağlı olarak değiştiği bulunmuştur. Bütün organo-killerde n- hekzandan fenolün adsorpsiyonu 2,4,6-trimetilfenolünkinden daha büyük bulunmuştur. Kil-organik kompleksleri üzerine adsorplanan fenollerin miktarının adsorplayıcı-adsorplanan ve adsorplanan-cözücü etkileşim enerjisine bağlı olduğu görülmüştür. Organo-killer üzerine fenollerin adsorpsiyon izotermleri Giles sınıflandırma sistemine göre değerlendirilmiştir. Bu çalışmanın sonucunda, yüksek KDK ne ve şişme özelliğine sahip killer ile organo-killerin hazırlanabileceği ve bu killerin organik kirleticilerin soğurumunda etkin olarak kullanılabileceği sonucuna vanlrnıştir.Bu sonuçlar özel organik katyonlar ile kil mineralleri etkileştirilerek fenoller gibi bazı bileşikler için özgül adsorpsiyon özelliğine sahip killerin oluşturulabildiğini göstermiştir. Sonuç olarak çevre kimyasının önemli bir problemi olan atik su kirliliğini gidermede bu organo-killerin etkin olarak kullanılabileceği söylenebilir. Anafttar Kelimeler: Kil, bentonit, kaolinit, organo-kil, inorgano-kil, adsorpsiyon, fenol, 2,4-dimetilfenol ve 2,4,6-trimetilfenol.

III SUMMARY PhD Thesis Adsorption of Some Organic Pollutants onto Inorgano- and Organo-CIays from Liquid Phase Özlem CEYHAN Cumhuriyet University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemistry Supervisors: Prof. Dr. Raif GÜLER Assoc. Dr. Hülya GÜLER In this study, some inorgano- and organo-clays with different surface characteristics were prepared and characterized by using Reşadiye(Tokat, TURKEY) bentonite and Şile (Istanbul, TURKEY) kaolinite and immobilization of some organic pollutants onto these organo-clays were investigated. The clay, sand and silt compositions of bentonite and kaolinite samples were determined mainly by XRD method. The clay contents of kaolinite and bentonite samples were found as 65% and 80% respectively. Natural bentonite was used without any further purification because of its high clay content however clay and silt fractions (<50 #m) of kaolinite were used because of its relatively low clay content Sodium-clays referred as inorgano-clays were prepared by treating the original samples with aqueous solutions of NaCl. Two different groups of organo-clays were prepared depending on the size and hydrophobicity of R groups or so-called hydrophobic tails of the quaterneryam- monium cations (QUAT): The first group of modified clays called as organopfntic clays were prepared by using QUATs with relatively large alkyl hydrocarbon(R) tails. Hexadecyltrimethylammonium (HDTMA) and dodecyltri-methylammonium (DDTMA) clays falls into this group of organo-clays. The second group defined as surfaceIV adsorptive organo- clays and were prepared by using relatively smaller organic cations such as tetrarnethylammonium(rMA) and trimethylphenylarnmonium(TMPA). These inorgano- and organo-clays were characterized by their organic carbon contents with the aid of XRD and FTIR analysis. Organo-clays were examined for their ability of the adsorption of phenol (P), 2,4- dimethylphenol (2,4-DMP) and 2,4,6-trimethylphenol (2,4,6-TMP). We have determined that inorgano-clays and organo-kaolinities are not adsorbing any of these organic pollutants. We have also determined that the adsorption of phenol compounds from water are decreas in according to the folloving order; 2,4,6-TMP>2,4-DMP>P for HDTMA- and DDTMA-bentonite; 2,4,6-TMP>P>2,4-DMP for TMPA-bentonite and P>2,4-DMP>2,4,6-TMP for TMA-bentonite. On the other hand it was found that adsorption type and the degree of the pollutants from n-hexane had changed depending on the extent of interaction of clay-organic complexes and the pollutants with solvent (i.e. n-hexane). It was found that adsorption of phenol was greater than of 2,4,6- trimethylphenol from n-hexane onto all of the organo-bentonites. It has been observed that adsorption degree of phenols onto clay-organic complexes was dependent on the relative energies of adsorbent-adsorbate and adsorbate-solvent interactions. Adsorption isotherms of phenols onto organo-clays were evaluated according to the Giles classification. It is concluded that organo-clays could be prepared by the clays with high CEC and swelling properties and they could be used for the adsorption of organic pollutants effectively. The results obtained here suggest that clay minerals treated with specific organic cations that have specific adsorption properties for particular molecules, e.g., phenols could be prepared. Consequently, it was shown that organo-clays could be effectively used to remove the organic pollutants in the waste water which is one of the most important problems of the environmental chemistry. Key Words: Clay, bentonite, kaolinite, organo-clay, inorgano-clay, adsorption, phenol, 2,4-dimethylphenol andL2,4,6-trimethylphenol.