Domates posası ve onun magnetit nanopartikülleri ile yüklü nanokompozitinin sulu çözeltiden bazı organik kirliliklerin uzaklaştırılmasında kullanılması

21. yüzyılın teknolojisi, malzemelerin nanometre mertebesine küçültülerek şu anki verimliliklerinin arttırılması ve belirli bir amaca hizmet edebilecek işlevsellikte yeni malzemeler, aygıtlar ve sistemler üretilmesi yönünde ilerlemektedir. Malzeme boyutu nanometre seviyesine indirildiğinde, parçacıkların yüzey özelliklerinde ve birbirleri arasındaki etkileşimlerinde meydana gelen değişmeler, yapıda yeni ve üstün özelliklerin ortaya çıkmasına neden olarak; nano yapılı malzemelerin elektronik, optik, biyomedikal ve biyoteknolojik uygulamalarda git gide artan bir şekilde kullanılır hale gelmesini sağlamaktadır. Son yıllarda, biyomedikal ve biyoteknolojik uygulamalarda kullanılmalarına yönelik araştırmaların üzerinde yoğunlaştığı nano yapılı malzemeler arasında, manyetik özellik sergileyen nanoparçacıklar önemli bir yer edinmiştir. Manyetik nanoparçacıkların diğer bir önemli uygulaması, sulu ortamdaki boyarmaddeler, ağır metaller gibi kirleticilerin adsorpsiyon yöntemiyle uzaklaştırılmasıdır. Endüstriyel atık suların içerisinde bulunan birçok kimyasal madde, çevreyi ve insan sağlığını olumsuz yönde etkilemektedir. Bu atık sularda bulunan kirleticilerin uzaklaştırılması çeşitli fiziksel, kimyasal ve biyolojik yöntemlerle gerçekleştirilmektedir ve bu yöntemlerin etkili olma derecesi, kirleticinin türüne ve atık suyun bileşimine bağlı olarak değişebilmektedir. Ayrıca, yöntemin maliyeti ve süresi de, uygulanabilirliği üzerinde etkilidir. Atık su arıtımında kullanılan tekniklerden biri olan adsorpsiyon, farklı türdeki kirleticilere uygulanabilmesi, daha düşük maliyetli ve kolay olması nedeniyle yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Son yıllarda, çevreyi koruma amacıyla yapılan bilimsel çalışmalarda manyetik parçacıklarla gerçekleştirilen manyetik ayırma tekniği oldukça yaygın bir biçimde kullanılmaktadır. Ayırma-saflaştırma işlemlerinde kullanılan manyetik özellik içeren maddelerin kolay sentezlenebilen, düşük maliyetli ve çevreye zarar vermeyen maddelerden seçilmesi beklenir. Yer kürede en çok bulunan manyetik özelliğe sahip demir bileşikleri magnetit ve maghemittir. Bu bileşikler manyetik özelliğe sahip olmasından dolayı ayırma-saflaştırma uygulamalarında manyetik etki sağlamak amacıyla geniş ölçüde kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, domates posasına (DP) magnetit (FeCl2 ve FeCl3) nanoparçacıklar yüklenerek yeni bir manyetik nanokompozit adosorplayıcı (MDP) hazırlandı. DP ve MDP'nin bazı kimyasal ve fiziksel özellikleri belirlenerek karakterize edildi. Ayrıca, her iki adsorplayıcının sulu çözeltiden katyonik ve anyonik boyarmaddelerini uzaklaştırma yeteneğini test etmek için model olarak seçilen Metilen Mavisi (MM) ve Reaktif Mavisi 19 (RM19) boyarmaddeleri ile kesikli adsorpsiyon çalışmaları yapıldı. Adsorpsiyon koşullarını optimize etmek için pH, adsorplayıcı miktarı, başlangıç boyarmadde derişimleri, sıcaklık ve iyonik güç gibi parametrelerin etkileri incelendi. Adsorplayıcılar ve kullanılan boyarmaddeler arasındaki etkileşimi fizikokimyasal olarak değerlendirmek için kinetik ve izoterm çizimlerinden yararlanarak adsorpsiyon sistemine ilişkin kinetik, izoterm ve termodinamik parametreler belirlendi. Bundan başka, adsorpsiyon mekanizmasını aydınlatmak için adsorplayıcıların adsorpsiyon sonrası SEM ve FTIR spektroskopik analizleri yapıldı ve yorumlandı.

The technology of the 21st century progressing by reducing the size of the materials to nanometer sizes and hence producing new materials, devices and systems that have new functionalities. When the size of the material reduced to the nanometer level, the changes in the surface properties and the interaction of the materials with each other provide to occur new and superior features in the structure of the material and this causes the usage of the nano structured material electronic, optical, in biomedical and biotechnological applications. In recent years, the usage of the magnetic nanomaterial in biomedical and biotechnological applications becomes important. Another important application of the magnetic nanomaterial is the removal of dyestuffs and heavy metals from aqueous medium by adsorption method. Removal of pollutants in waste water is carried out by various physical, chemical and biological methods and the degree of the effectiveness of these methods depending on the type of the pollutant and component of the waste water. Moreover, the cost and duration of the method is also influential on applicability. Adsorption, one of the techniques used in wastewater treatment, is a widely used method because it can be applied to different types of pollutants, is less costly and easier. In recent years, in scientific studies aimed at protecting the environment magnetic separation technique using magnetic particles is widely used. Materials containing magnetic properties used in separation-purification processes are expected to be selected from easily synthesizable, low-cost and non-environmentally harmful substances. The most common magnetic materials on the earth globe are magnetite and maghemite. Since these compounds have magnetic properties, they are widely used to provide magnetic effect in separation-purification applications. In this project, we aim to magnetite (FeCl2 and FeCl3) nanoparticles were loading to the tomato pulp (TP). The tomato pulp (TP) and prepared magnetic nanocomposite (MTP) were characterized and used to remove methylene blue and reactive blue 19 from aqueous solution. The morphologies and surface chemistries of TP and MTP were studied by FTIR, SEM, VSM, BET surface area, proksimate and elemental analysis determinations. Batch adsorption studies were carried out and effects of pH, initial MM and RB19 concentration, adsorbent dose, ionic strengt and temperature were investigated. Kinetic and isotherm studies were performed to evaluate the physicochemical interaction between adsorbent and adsorbant. Using the kinetic and isotherm data, kinetic, isotherm and thermodynamic parameters of the adsorption system were determined.