Metilen mavisinin çinko oksit kaplı montmorillonit ile giderimi ve bulanık mantık ile modellenmesi

Abstract

Bu çalışmada kil minerallerinden montmorillonit (MMT) etkili nanokompozit adsorban olarak kullanılmak amacı ile ZnO ile kaplandı. Öncelikle, ZnO ile montmorollonit ile kaplanmış (ZnO/MMT) adsorbanının yüzey özellikleri, X-Işını Kırınımı, Taramalı Elektron Mikroskobu ve Fourier Dönüşümü Kızılötesi Spektroskopisi gibi spektroskopik teknikler kullanılarak karakterize edildi. XRD ölçümleri, ZnO/MMT nanokompozitlerinde altıgen wurtzit yapısına sahip ZnO nanopartiküllerinin varlığını ortaya çıkarmıştır. Metilen Blue boyar maddesinin gideriminde ZnO/MMT nanokompoziti adsorplayıcı olarak kullanılmıştır. Daha sonra Temas süresi, adsorban dozu, başlangıç konsantrasyonu ve pH gibi farklı adsorbent parametrelerinin etkileri araştırıldı. Ayrıca bu absorbent parametreleri kullanılarak daha sonra yapılacak olan akademik çalışmalara deneysel bir altyapı sunması ve giderim oranlarının daha kolay hesaplanabilmesi için bir bulanık model geliştirilmiştir. Deneysel verilerden elde edilen adsorpsiyon izotermlerinin ve bulanık modelden elde edilen test verilerinin Langmiur izoterm modeli ile uyumlu olduğunu gösterdi. En yüksek adsorpsiyon kapasitesi 318 K de 384,62 mg/g olarak hesaplanmıştır. Metilen Blue adsorpsiyonunu en iyi tanımlayan kinetic modelin ise sözde ikinci derece kinetik model olduğu saptanmıştır. Termodinamik deneyler adsorpsiyonun kendiliğinden ve ekzotermik olduğunu göstermiştir. Geri kazanım sonuçları nanokompozitlerin stabilitesi ve dayanıklılığı nedeniyle en az yedi kez kullanılabileceğini göstermektedir. Sonuç olarak ZnO/MMT nanokompozitinin Metilen Mavisinin sulu çözeltilerden uzaklaştırılması için ümit verici bir adsorban görevi görebilir olduğudur.

In this study, clay mineral montmorillonite (MMT) was coated with ZnO to be used as an effective nanocomposite adsorbent. First, the surface properties of the ZnO coated montmorollonite (ZnO/MMT) adsorbent were characterized using Fourier Transform Infrared Spectroscopy, X-Ray Diffraction and Scanning Electron Microscopy. The presence of hexagonal wurtzite ZnO nanoparticles in ZnO/MMT nanocomposites was revealed by X-Ray Diffraction measurements. ZnO/MMT nanocomposite was used as adsorbent to remove methylene blue dye. Then, the effects of different parameters such as contact time, adsorbent dose, initial concentration, temperature and initial pH were investigated. In addition, using these absorbent parameters, a fuzzy model was developed to provide an experimental background for future academic studies and to calculate the removal rates more easily. It showed that the adsorption isotherms obtained from the experimental data and the test data obtained from the fuzzy model are compatible with the Langmiur isotherm model. The highest adsorption capacity was calculated as 384.62 mg/g at 318 K. It was determined that the kinetic model that best describes methylene Blue adsorption is the pseudo-second order kinetic model. Thermodynamic experiments have shown that adsorption is spontaneous and exothermic. Regeneration results show that nanocomposites can be used at least seven times due to their stability and durability. The result is that the ZnO/MMT nanocomposite can serve as a promising adsorbent for the removal of Methylene Blue from aqueous solutions.