Polivinilimidazol`ün kaolen ve perlit yüzeyine adsorpsiyonu

Abstract

Bu çalısma iki asamada gerçeklestirilmistir. Birinci bölüm, polivinilimidazolün (PV)kalsinasyon sıcaklıgı, pH, iyon siddeti ve sıcaklık gibi parametrelerin bir fonksiyonu olaraksulu çözeltilerden kaolinit yüzeyine adsorpsiyonunun sistematik olarak arastırılmasındanolusmaktadır. Deneysel sonuçlara göre, PV adsorpsiyonu, pH'nın 8,50'den 11,50'ye,sıcaklıgın 25°C'den 55°C'ye ve iyon siddetinin 0'dan 0,1 mol L-1'e artmasıyla artmaktadır.Kaolinit örnekleri maksimum adsorpsiyon kapasitesine sahip oldugu 600°C'de kalsineedilmistir. Langmuir ve Freundlich izoterm modelleri kullanılmıstır. zoterm verileri için,Langmuir izoterm modelinin Freundlich izoterm modelinden daha uygun oldugu görülmüstür.Kaolinit süspansiyonlarının zeta potansiyeli farklı PV konsantrasyonlarında ve pH'lardakisulu çözeltilerinden ölçülmüstür. Deneysel sonuçlara gore; (i) pH, kaolinitin zetapotansiyelini etkili biçimde degistirir; (ii) kaolinit suda pH 2,35 civarında, 249,9 ppm PVkonsantrasyonunda ise pH 8,75 civarında bir izoelektrik noktaya sahiptir; (iii) PV, kaolinitinarayüzey yükünü negatiften pozitife degistirmektedir. Sıcaklık etkisi Gibbs serbest enerjisi,entalpi ve entropi degisimleri gibi çesitli termodinamik parametrelerin hesaplanmasıylaçalısılmıstır. Boyutsuz ayırma faktörü (RL), sulu çözeltilerden PV adsorpsiyonu içinkaolinitin kullanılabilecegini göstermistir.İkinci bölüm ise, PVI adsorplamıs genlesmis perlitin adsorpsiyon, adsorpsiyonkinetikleri gibi yüzey özellikleri ile sıcaklık, iyon siddeti ve pH'nın bir fonksiyonu olarakelektrokinetik özelliklerin arastırılmasından olusmaktadır. Zeta potansiyeli ölçümleriizoelektrik noktayı (iep) ve potansiyel belirleyen iyonları (pdi) belirlemek için yapılmıstır.Genlesmis perlit örneklerinin zeta potansiyelini pH'nın etkili biçimde degistirmesine ragmen,genlesmis perlit pH 2-11 aralıgındaki hiçbir izoelektrik noktaya sahip degildir. PV, genlesmisperlit yüzeyine adsorbe olurken, genlesmis perlitin arayüzey yükünü negatiften pozitifedegistirir. Adsorplanan miktarlar (qe) pH'ya büyük bir baglılık gösterir. PV adsorpsiyonuartan pH, iyon siddeti ve sıcaklık ile artmaktadır. Deneysel adsorpsiyon verileri Langmuir veFreundlich izoterm modelleri kullanılarak arastırılmıs ve Langmuir izoterm modelininadsorpsiyon dengesini en iyi temsil ettigi bulunmustur. Adsorpsiyon mekanizmasını vepotansiyel hız kontrol basamagını arastırmak için, yalancı-birinci ve ikinci mertebe kinetikdenklemleri ve moleküllerarası difüzyon modeli deneysel verileri test etmek içinkullanılmıstır. Hız sabitleri ve ilgili korelasyon katsayıları deneysel sonuçlar ile öncedenbildirilen verilerin uygunlugunu saglamak için belirlenmistir. Yalancı birinci mertebe kinetikesitligin deneysel veriler için uygun oldugu bulunmustur.Anahtar kelimeler: Adsorpsiyon; Kaolinit; Adsorpsiyon kinetigi; Zeta potansiyeli;Genlesmis perlit; Polivinilimidazol; Adsorpsiyon izotermleri.

This study was carried out in two parts. The first section is consisted of; theadsorption of polyvinylimidazole (PVI) onto kaolinite from aqueous solutions has beeninvestigated systematically as a function of parameters such as calcination temperature ofkaolinite, pH, ionic strength, and temperature. According to the experimental results, theadsorption of PVI increases with pH from 8,50 to 11,50, temperature from 25 to 550 C, andionic strength from 0 to 0,1 mol L-1. The kaolinite sample calcined at 6000 C has a maximumadsorption capacity. Langmuir and Freundlich isotherm models are used. The Langmuirisotherm model appeared to fit the isotherm data better than the Freundlich isotherm model.The zeta potentials of kaolinite suspensions have been measured in aqueous solutions ofdifferent PVI concentrations and pH. From the experimental results, (i) pH strongly alters thezeta potential of kaolinite; (ii) kaolinite has an isoelectric point at about pH 2,35 in water andabout pH 8,75 in 249,9 ppm PVI concentration; (iii) PVI changes the interface charge fromnegative to positive for kaolinite. The study of temperature effect has been quantified bycalculating various thermodynamic parameters such as Gibbs free energy, enthalpy, andentropy changes. The dimensionless separation factor (RL) has shown that kaolinite can beused for adsorption of PVI from aqueous solutions.The second part is consisted of surface properties of poly(vinylimidazole)-adsorbedexpanded perlite such as adsorption, adsorption kinetics and electrokinetic properties havebeen investigated as a function of temperature, ionic strength and pH. The zeta potentialmeasurements have been performed to determine the isoelectric point (iep) and potentialdetermining ions (pdi). Although pH strongly altered the zeta potential of expanded perlitesample, expanded perlite does not yield any isoelectric point in the pH ranges of 2?11,poly(vinylimidazole) (PVI) changes the interface charge from negative to positive forexpanded perlite when adsorbed on its surface. Adsorbed amounts (qe) showed a greatdependence on pH. The adsorption of PVI increases with increasing pH, ionic strength andtemperature. Experimental adsorption data were investigated using Langmuir and Freundlichisotherm models and found that Langmuir isotherm model gave the best representation of theadsorption equilibrium. In order to investigate the mechanism of adsorption and potential ratecontrolling step, pseudo-first- and second-order kinetic equations, and intraparticle diffusionmodel have been used to test the experimental data. The rate constants and the relatedcorrelation coefficients were determined in order to assess which model provides the best-fitpredicted data with experimental results. Pseudo-first-order kinetic equation provided the bestfit to experimental data.Keywords: Adsorption; Kaolinite; Adsorption kinetics; Zeta potential; Expanded perlite;Poly(vinylimidazole); Adsorption isotherms.