DEEA-Volkanit Üzerine Toryum(IV) Adsorpsiyonunun Yanıt Yüzey Metodu (YYM) ile Optimizasyonu

Year 2017, Volume: 21 Issue: 3, 991 - 998, 12.05.2017

Ümit H. Kaynar Sermin Cam Kaynar

Abstract

Bu çalışmada, Th(IV) adsorpsiyonu için ekonomik ve bol miktarda bulunan alkali bazaltik yapıdaki Kula volkanitinin DEEA organik katyonu ile modifiye edilip adsorpsiyon kapasitesinin artırılarak kullanılması amaçlanmıştır. Öncelikle hazırlanan DEEA-volkanitin XRF, FT-IR, SEM ve BET yüzey alanı gibi yapısal karakteristik özellikleri incelendi, daha sonra sulu çözeltilerden Th(IV) adsorpsiyonu endüstriyel araştırmalarda geniş bir kullanıma sahip yanıt yüzey metodu (YYM) ile optimize edildi. Adsorpsiyon verimi üzerine etkin deneysel koşullar: pH (3-8), Th(IV) konsantrasyonu (20-100 mg/L), sıcaklık (20-60 °C) ve süre (15-120 dakika) olarak seçildi. Bu parametrelerin en iyi muhtemel kombinasyonları Yanıt Yüzey Metodu (YYM) ile elde edildi. Deneysel koşulların tasarımı için merkezi kompozit dizayn (CCD) seçildi. RSM verilerine göre, tasarımın ikinci dereceden (kuadratik) modele uyduğu ve model uyumunu gösteren parametrelerden R² ve R²_Ayarlı değerlerinin sırasıyla 0,99 ve 0,99 olduğu görülmüştür. Optimum koşullarında DEEA-Volkanit için adsorpsiyon kapasitesi 38,94 mg/g elde edilmiştir. Ayrıca, çalışmada Th (IV) adsorpsiyonunun izotermlere uygunluğu araştırılmış ve termodinamik parametreler hesaplanmıştır.

Keywords

Adsorpsiyon, Toryum(IV); Volkanit; Yanıt yüzey metodu (YYM)

References

• [1] Upson, R. T., Burns, S. E. 2006. Sorption of nitroaromatic compounds to synthesized organoclays. J. Colloid Interface Sci. 297, 70–76.
• [2] Ryu, C. H., Yeo, S. D. 2010. Vapor phase adsorption of trichloroethane using organically modified montmorillonite. j. Ind. Eng. Chem. 377, 441-449.
• [3] Majdan, M., Pikus, S., Gajowiak, A., Gladysz-Plaska, A., Krzyzanowska, H., Zuk, J., Bujacka, M. 2010. Characterization of uranium(VI) sorption by organobentonite. Appl. Surf. Sci. 256-17, 5416-5421.
• [4] Shen, Y. H. 2004. Phenol sorption by organoclays having different charge characteristics. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 232, 143–149.
• [5] He, H., Frost, R. L., Bostrom, T., Yuan, P., Düong, L., Yang, D., Xi, Y., Kloprogge, J. T. 2006. Changes in the morphology of organoclays with HDTMA+ surfactant loading. Appl. Clay Sci. 31, 262–271.
• [6] Oyanedel-Craver, V. A., Smith, J. A. 2006. Effect of quaternary ammonium cation loading and pH on heavy metal sorption to Ca bentonite and two organobentonites. J. Hazard. Mat. 137, 1102–1114.
• [7] Sheng, G., Hu, B., 2013. Role of solution chemistry on the trapping of radionuclide Th(IV) using titanate nanotubes as an efficient adsorbent. J.Radioanal. Nucl. Chem. 298, 455–464.
• [8] World Nuclear Association, Thorium- August 2003.
• [9] Toryum Araştırmaları Etüdü Projesi Sonuç Raporu, DPT 93K120050, 1993-1995.
• [10] Hollriegl, V., Greiter, M., Giussani, A., Gerstmann, U., Michalke, B., Roth, P., Oeh, U. 2007. Observation of changes in urinary excretion of thorium in humans following ingestion of a therapeutic soil. J.Environ. Radioact. 95, 149–160.
• [11] Sharma, S., Malik, A., Satya, S. 2009. Application of response surface methodology (RSM) for optimization of nutrient supplementation for Cr(VI) removal by aspergillus lentulusAML05. J.Hazard.Mater. 164, 1198–1204.
• [12] Cao, J., Wu, Y., Jin, Y., Yilihan, P., Huang, W. 2014. Response surface methodology approach for optimization of the removal of chromium (VI) by NH2-MCM -41. J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 45, 860–868.
• [13] Bezerra, M. A., Santelli, R. E., Oliveira, E. P., Villar, L. S., Escaleira, L. A. 2008. Response surface methodology (RSM) as a tool for optimization in analytical chemistry. Talanta, 76, 965–977.
• [14] Helvacı, C. and Erkül F. 2001. Volcaniclastic rocks. Formation, general characteristics and classification. DEÜ, Engineering Faculty Publications, No: 285, Izmir (in Turkey),s: 93.
• [15] Sprynskyy, M., Kovalchuk, I., Buszewski, B., 2010. The separation of uranium ions by natural and modified diatomite from aqueous solution. J. Hazard. Mat.181, 700–707.
• [16] Liu, Y., Liu, Y., Cao, X., Hua, R., Wang, Y., Pang, C., Hua, M., Li, X. 2011. Biosorption studies of uranium (VI) on cross-linked chitosan: isotherm, kinetic and thermodynamic aspects. J. Radioanal. Nucl. Chem. 290(2), 231-239.
• [17] Myers, R. H., Montgomery, D. C. 2001. Res-ponse Surface Methodology, 2nd ed.., Wiley,, New York.
• [18] Kutahyali, C., Eral, M. 2010. Sorption Studies of Uranium and Thorium on Activated Carbon Prepared from Olive Stones: Kinetic and Thermodynamic Aspects. Journal of Nuclear Materials, 396(2-3), 251-256.
• [19] Bhainsa, K. C., D‘Souza, S.F. 2009. Thorium biosorption by Aspergillus fumigatus, a filamentous fungal biomass. J. Hazard. Mater., 165, 670–676.
• [20] Zhang, Z., Zhou, Y., Liu, Y. H., Cao, X. H., Zhou, Z. W., Han, B., Liang, P., Xiong, G. 2014. Removal of thorium from aqueous solution by ordered mesoporous carbon CMK-3. journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 302(1), 9–16.
• [21] Ilaiyaraja, P., Deb, A.K.S., Sivasubramanian, K., Ponraju, D., Venkatraman, B. 2013. Removal of thorium from aqueous solution by adsorption using PAMAM dendron- functionalized styrene divinyl benzene, J.Radioanal.Nucl.Chem.297, 59–69.
• [22] Veglio, F. and Beolchini, F. 1997. Removal of metals by biosorption: a review. Hydrometallurgy, 44, 301-316.
• [23] Volesky, B. 1990. Biosorption of heavy metals. CRC Press, Boca Raton, Florida, USA.
• [24] Gök, C. 2010. Uranyum ve Toryumun adsorpsiyonu için Aljinat biyopolimerlerinin hazırlanması ve çeşitli uygulama alanlarının incelenmesi, Ege Üniversitesi Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir.