Perlit`in bazı yüzey aktif madde çözeltilerindeki elektrokinetik ve adsorpsiyon özellikleri

Abstract

oz PERLİTİN BAZI YÜZEY AKTİF MADDE ÇÖZELTİLERİNDEKİ ELEKTROKİNETİK VE ADSORPRİYON ÖZELLİKLERİ MecitKARADAŞ Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı (Yüksek Lisans Tezi / Tez Danışmanı: Prof. Dr. Mahir ALKAN) Balıkesir, 2004 Bu çalışmada genleşmemiş (orjinal) ve genleşmiş perlit örneklerinin elektrokinetik ve adsorpsiyon özellikleri incelenmiştir. Çeşitli elektrolit ve yüzey aktif madde süspansiyonlanndaki genleşmemiş ve genleşmiş perlit örneklerinin elektrokinetik özellikleri, iyon şiddeti, pH ve elektrolit konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak incelendi. Deneysel sonuçlardan; i. her iki perlit örneği için iyon şiddetinin artmasıyla perlitin zeta potansiyeli değerinin arttığı, ii. incelenen pH aralığında CaCİ2 çözeltileri içindeki genleşmemiş ve genleşmiş perlit süspansiyonlarının zeta potansiyelleri değerlerinin NaCl çözeltileri içerisindeki perlitin zeta potansiyeli değerlerinden daha yüksek olduğu ve perlit süspansiyonlarının sıfır yük noktasına sahip olmadıkları, iii. Ca+2 iyonlarının her iki perlit örneği için potansiyel belirleyici iyonlar oldukları ve Stern tabakasında spesifik olarak adsorplandıklan, iv. Na+, CI`, SO4`2 ve P04`3 iyonlarının indifferent elektrolitler olarak çift tabakayı sıkıştırdıkları, v. her iki perlit örneği için artan setiltrimetilamonyumbromür (CTAB) konsantrasyonu ile yüzey yükünün işaret değiştirdiği, vi. incelenen tüm pH aralığında setiltrimetilamonyumbromür ve N- setilpiridinyumklorür (SPK) çözeltilerinde perlitin zeta potansiyeli değerleri pozitif iken diğer yüzey aktif maddelerin (sodyumdodesilbenzensülfonat (SDBS), sodyumdodesilsülfat (SDS), benziltrietilamonyunıklorür (BTEAK)) çözeltilerindekiperlitin. zeta potansiyelinin negatif değerler aldığı ve vii. setiltrimetilamonyumbromürveN-setilpiridinyumMorürün artan konsantrasyonu ile yüzey yükünü tersine çevirdikleri bulundu. Sulu çözeltilerden genleşmemiş ve genleşmiş perlit örnekleri yüzeyine setülrimetilamonyumbromüran adsorpsiyon derecesine genleşmenin, iyon şiddetinin, pH'nm ve sıcaklığın etkiside incelendi. Her iki perlit örneği için sorpsiyon kapasitesi artan iyon şiddeti ve pH, ve azalan sıcaklıkla artmıştır. Ayrıca genleşmemiş perlit yüzeyinde setiltrimetilamonyumbromürün adsorplanmış miktarının genleşmiş perlitin adsorplanmış miktarından daha büyük olduğu bulundu. Deneysel sonuçlar Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon izotermi ile analiz edildi. Deneysel verilerin Freundlich adsorpsiyon izotermi ile oldukça iyi bir uyum içinde olduğu belirlenerek ilgili izotermin sabitleri (Kp ve n) hesaplandı. Kesikli çalışan reaktör tasarımı genleşmemiş ve genleşmiş perlit örneklerinin farklı kütlelerini kullanarak setiltrimetilamonyumbromür konsantrasyonunu %50-90 aralığında azaltmak için tasarlandı. Ayrıca adsorpsiyon ısısı farklı sıcaklıklardaki deneysel veriler kullanılarak belirlendi. ANAHTAR SÖZCÜKLER: Perlit; zeta potansiyeli; inorganik tuzlar; yüzey aktif maddeler; adsorpsiyon; adsorpsiyon ısısı; adsorpsiyon izotermleri. u

ABSTRACT ELECTROKTNETIC AND ADSORPTION PROPERTIES OF PERLİTE IN SOME SURFACTANT SOLUTIONS Mecit KARADAŞ Balıkesir University, Institute of Science, Department of Chemistry (M.Sc. Thesis / Supervisor: Prof. Dr. Mahir ALKAN) Balıkesir, 2004 In this study, the electrokinetic and adsorption properties of unexpanded and expanded perlite samples were investigated. Electrokinetic properties of unexpanded and expanded perlite samples in suspensions of various electrolytes and surfactants were studied as a function of ionic strength, pH and electrolyt concentration. From the experimental results, it was found that i. zeta potentials increased with increasing ionic strength for both perlite samples, ii. zeta potential values of unexpanded and expanded perlite suspensions in CaCb solutions in the pH range studied were higher than those in NaCl solutions and, perlite samples had no zero point of charge (pHpzc), iii. Ca2+ ions were potential determining ions for both perlite samples and adsorbed specifically in Stern layer, iv. Na+, CI`, SO4`2 and PO4`3 ions compressed the double layer as indifferent electrolytes, v. the sign of surface charge for both perlite samples changed with increasing cetiyltrimethylammoniumbromide concentration, vi. when zeta potential values of N- cetyl-N,N,N-trimethylammonium bromide and N-cetylpyridinium chloride were positive in all pH rage studied, those of other surfactants (sodium dodecyl sulfhate (SDS), sodium dodecyl benzene sulfnonate (SDBS), benzyltriethylammonium chloride (BTEAK)) were negative, vii. the sign of the surface charge of both perlite 111samples changed with increasing concentration of N-cetyl-N,N,N- frimethylammonium bromide and N-cetylpyridinium chloride. The effects of parameters such as expanding, ionic strength, pH and temperature on the extent of cetiyltrimethylammoniumbromure adsorption onto perlite s amples from a queous s olutions w ere i nvestigated a s w ell. F or b oth perlite samples, the sorption capacity increased with increasing ionic strength and pH, and decreasing temperature. Furthermore, it was found that the adsorbed amount of cetiyltrimethylammom'umbromide onto unexpanded perlite was greater than that of expanded perlite. Experimental data were analysed by Langmuir and Freundlich isotherm. It was found that the experimental data were correlated reasonably well by the Freundlich adsorption isotherm and the isotherm parameters (Kf and n) were calculated. The design of a single stage batch adsorption system was used to reduce the cetiyltiimethylammoniumbromure content by 50, 60, 70, 80 and 90 % using various masses of unexpanded and expanded perlites. Furthermore, the adsorption enthalpy was determined from experimental data at different temperatures. KEY WORDS: Perlite; zeta potential; inorganic salts, surfactants; adsorpstion; adsorption heat; adsorption isotherms. IV