Nano boyutta manyetik özellikteki yabani kestane kabukları ile sulu çözeltilerden metilen mavisi giderimi

Abstract

Tekstil, kâğıt, baskı, plastik, gıda ve kozmetik gibi birçok endüstride, çeşitli boyalar kullanmaktadır. Renkli atık sular çevreye birçok endüstri tarafından girmektedir. Bu araştırmada, metilen mavisi (MM) giderimi için yüksek verimli bir adsorban olarak yabani kestane modifiye edilmiştir. Çalışmada, yabani kestane dış kabuğuna manyetik özellik kazandırarak metilen mavisinin (MM) sulu çözeltilerden uzaklaştırılması için kullanılmıştır. Nano boyuttaki yabani kestane dış kabuğuna manyetik özellik kazandırmak için Demir (III) kloridhekzahidrat ve Demir (II) sülfat heptahidrat kullanıldı. Hazırlanan nano boyuttaki malzemelerin karekterizasyon çalışmaları taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve fourier dönüşümü infrared spektroskopi (FTIR) ile yapıldı. Manyetik özellik kazandırılmış nano boyuttaki partiküller pH (2-9), boya konsantrasyonu (25-150 mg/L), adsorbent dozaj (0,1-0,5), sıcaklık (298-318K) ve temas süresi (0-240 dk) adsorpsiyon sürecinde 130 rpm karıştırma hızıyla incelendi. Deneyler UV-görünür spektrofotometresi 664 nm dalga boyunda ve farklı parametreler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. MM renk boyaların sulu çözeltilerden uzaklaştırılması için adsorpsiyon süreci kinetik, denge ve termodinamik olarak araştırıldı. Sıcaklık ve hesaplanan termodinamik parametrelerin etkileri üzerine yapılan araştırmalar, adsorpsiyon işleminin endotermik niteliğini, incelenen sıcaklık aralığına dayanmaktadır. Langmuir izoterm modelinden maksimum adsorpsiyon kapasitesi 140,84 mg/g olarak bulunmuştur. Adsorpsiyon / desorpsiyon sirkülasyon testi, dördüncü döngüye kadar iyi yeniden kullanılabilirlik performansına sahip olduğunugösterdi. Ayrıca, tüm sonuçları dikkate alarak, ucuz bir kaynaktan üretilebilme avantajı, yüksek adsorpsiyon kapasitesi ve hızlı alım fizibilitesi nedeniyle MM renk boyaların sulu çözeltilerden temizlenmesinde büyük bir vaat sağladığı sonucuna varıldı. SUMMARY In various industries such as textile, paper, printing, plastics, food and cosmetics, various dyestuff are used. Colorful waste water enters the environment through many industries. In this study, wild chestnut was modified as a highly efficient adsorbent for methylene blue (MB) removal. Additionally, it was used to remove methylene blue (MB) from aqueous solutions by adding magnetic property to the outer shell of the wıld chestnut. Iron (III) chloride hexahydrate and Iron (II) sulfate heptahydrate were used to give magnetic properties to the wild chestnut outer shell in nanoscale. Nano-sized materials were characterized by scanning electron microscopy(SEM) and fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Moreover, nano-sized particles wıth magnetic property of pH (2-9), dye concentration (25-150 mg / L), adsorbent dosage (0,1-0,5), temperature (298-318K) and contact time (0-240 min) were observed at 130 rpm during the adsorption process. The experiments were carried out at a UV-visible spectrophotometer wavelength of 664 nm and using different parameters. In order to remove MB color dyes from aqueous solutions, the adsorption process was investigated as kinetics, equilibrium and thermodynamics. Studies on the effects of temperature and calculated thermodynamic parameters are based on the endothermic nature of the adsorption process and the differential in temperature. Maximum adsorption capacity was found to be 140,84 mg / g from Langmuir isotherm model. The adsorption / desorption circulation test showed good reusability performance up to the fourth cycle. Furthermore, considering all the results, the advantage of being produced from Bu çalışmada, Asparajin içeren yedi farklı moleküler yapının taban seviye denge geometrik yapıları, elektronik ve spektroskopik özellikleri teorik yöntemlerle elde edilmiştir. Tüm moleküllerin taban seviye geometrileri HF ve DFT (B3LYP) metotları yardımıyla 6-31G(d,p), 6-311G(d,p) ve 6-311++G(d,p) taban setleri kullanılarak elde edilmiştir ve literatürde bu moleküllere ait X-ışını kırınımı metoduyla aydınlatılmış olan veriler ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen optimize geometrik yapılar geriye kalan tüm hesaplamalarda giriş parametreleri olarak kullanılmıştır. Sentezlenen Asparajin içeren kompleks ve bileşiklerin FT-IR spektrumları kaydedilerek titreşim özellikleri incelenmiştir. Gerçekleştirilen hesaplamalar sonucunda moleküler orbital enerjileri incelenmiş ve bu enerjilerden elektronegatiflik, moleküler sertlik ve yumuşaklık parametreleri elde edilmiştir. Ayrıca, termodinamik özellikleri, Mulliken yük analizleri, NMR kimyasal kaymaları, NBO analizleri, potansiyel enerji yüzeyi, elektronik özellikleri, dipol moment, kutuplanabilirlik ve yüksek mertebeli kutuplanabilirlik değerleri tensörel bileşenleriyle birlikte gaz fazı için belirlenerek sonuçlar literatürde yer alan benzer çalışmalarla karşılaştırılmıştır.

In this study, the ground state equilibrium geometric structures, electronic and spectroscopic properties of seven different molecular structure which have Asparagine have been studied theoretically and experimental. The ground state equilibrium structures of all compounds were determined by using HF and DFT (B3LYP) methods with 6-31G(d,p), 6-311G(d,p) and 6-311++G(d,p) basis sets and the results were compared with the crystal structure was examined by XRD technique. The optimized geometrical structures were used as initial parameter for all remaining computations. The vibrational properties of synthesized containing asparagine complexes and composites were investigated by recording experimental FT-IR spectra. Having obtained optimized structures and structural parameters, molecular orbital energies have been investigated and the hardness and electronegativity parameters have been obtained from these energies. Thermodynamic properties, Mulliken charge analysis, NMR chemical shifts, NBO analysis, potential energy surface, electronic properties, dipole moment, polarizability and hyperpolarizability parameters with tensor components in gas phase were also determined, the result were compared with a similar studies in the literature.