Ham ve ön-işlem görmüş kil numunelerinin boyarmadde, ağır-metal, proton, piridin, ve formik asit moleküllerini alıkoyma davranışlarının XRDiFTIR, termik analiz (DTA, TG-DTG), atomik absorbsiyon, uy-gör, spektroskopisi ve yüzey alanı ölçüm teknikleriyle incelenmesi / Erdal Eren; Danışman Beytullah Afşin

Abstract

Kristal morunun (CV+) ham ve işlem görmüş çeşitli bentonit yüzeylerinde alıkonma davranışı incelendi. Ham bentonit (Ham-), asit aktifleştirilmiş bentonit (A.A-) ve bakır-doyurulmuş bentonit (Cu-) numuneleri için 298,15 K'de tutunan CV+ miktarları sırasıyla 0,27, 0,17 ve 0,62 mmol g-1 olarak belirlendi. Bu numunelerin sırasıyla % 108, 121 ve 248'lik katyon değiştirme kapasiteleri (KDK)'ne karşılık geldiği görüldü. Bu numunelere boyarmadde tutunması pH 2,5-8,5 aralığında pH-bağımlı olup 0-0,6 mol L-1 NaCl aralığındaki iyon şiddeti değerlerinde artmaktadır. Ham-, A.A- ve Cu- numuneleri için sırasıyla maksimum tutma kapasiteleri 0,35, 0,19 ve 0,62 mmol g-1 olarak belirlendi. Bu sonuçlar Langmuir modeli ile açıklandı. Ham bentonitin X-ışını kırınım spektrumunda 2[2q[10 aralığında gözlenen tek yansıma piki iç tabaka genişliği 15,33 Å olan temel boşluğa karşılık gelmektedir. Asit aktifleştirme işlemi temel boşluk genişliğini 15,33 Å'dan 16,98 Å'a artırırken, bakır doyurma işlemi ise bu uzaklığı 13,97 Å'a azaltmaktadır. Ayrıca asit aktifleştirme ve bakır doyurma işlemleri sonrasında bentonit yüzeylerinde ortalama gözenek çapı sırasıyla 16,00 ve 13,55 Å olan yeni boşluklar oluşmaktadır. Ham bentonite CV+'nın tutunması ev sahibi yapının temel boşluğunda 15,33 Å'dan 21,22 Å'a dikkate değer bir artış ve yeni omuzlar doğurmaktadır. İşlem görmüş bentonit numunelerinde CV+ tutunmasından sonra gözenekli yapıların kaybolması suda asılmaları sonucu kil yapraklı kümelerinin geçici iptaliyle kil yapraklarının dağılması ve iç tabakalara nüfuz eden CV+ katyonlarının topaklanmayı önleyici etkisi ile açıklanabilir. İşlem görmüş bentonit numunelerine CV+ tutunmasına ait DH ve DS büyüklükleri artı işaretlidir. Bu DH büyüklükleri alıkonma işleminin ısı-alan olduğu, fakat bunun için gerekli olan aktifleşme enerjisinin çok büyük olmadığı anlamına gelir. DS'nin artı değerleri tutunan CV+ türlerinin çevresini saran su moleküllerinin sayısının azalması sebebiyle işlem görmüş bentonitlere CV+ tutunması esnasında yüzey/çözelti ara-yüzeyinde gelişigüzelliğin artmasından ötürü su moleküllerinin serbestlik derecesindeki artışın bir sonucudur. Lületaşı numunesine Reaktif mavisi 15 (RM 15) tutunması sonucu IUPAC-Tür IV tutunma eş-sıcaklık eğrisinde tek bir yatay düzlem gözlenmesi tutunma olayının tek enerji seviyesinde ya da birbirine çok yakın seviyeli enerjilerde olduğunu, Reaktif kırmızısı 120 (RK 120)'nin tutunma eş-sıcaklık eğrisinin IUPAC-Tür III olması ise her bir tutma merkezinin benzer enerjili pek çok molekül tarafından işgal edildiğini gösterir. Belirlenen termodinamik büyüklükler RM 15'in SO3- ve NH2, RK 120'nin ise OH ve SO3- gruplarıyla lületaşı yüzeyinin asidik oksit merkezleriyle etkileştiğini belirtmektedir.Bakır alıkonma eş-sıcaklık eğrileri bakırın bentonit numunelerine tercihli olarak tutunduğunu ve A.A-'e bakır tutunmasının ham bentonit ile karşılaştırıldığında büyük oranda azaldığını göstermektedir. Kurşunun alıkonma eş-sıcaklık eğrileri bentonit numunelerine kurşunun tercihsiz olarak ayrıca iyon-değişimi ve yüzey kompleksleşmesinden daha çok yüzey yığını oluşumu mekanizmasıyla tutunduğunu belirtmektedir. Ham bentonit iç tabaka su molekülerinin kaybı enerji gerektirdiği için asit aktifleştirilmiş bentonite tutunmuş metaller için hesaplanan termodinamik büyüklükler ham bentonitinkilerden büyüktür. Ham, A.A-, Cu-, Pb-Bent.'lerin X-ışını kırınım spektrumları asit aktifleştirme işlemi sonunda temel boşluk genişliğinin 15,33 Å'dan 16,98 Å'a çıktığını, bakır ve kurşun alıkonma işlemi sonrasında ise bu mesafenin sırasıyla 13,97 Å ve 13,30 Å'a düştüğünü göstermiştir. Asit aktifleştirilmiş bentonite bakır ve kurşun tutunması esnasında ev sahibi yapının temel boşluk genişliği sırasıyla 16,98 Å'dan 11,58 ve 12,91 Å'a kadar daralmıştır. Bu sonuç A.A-Bent.'in silikat tabakaları ve metaller arasındaki çekim güçlerinin ham bentonitinkinden daha fazla olduğunu ifade etmektedir.Na+-, Ba2+-, Ca2+-, Pb2+-, Zn2+-, Fe3+-, Cr3+- ve A.A-'in yüzey asitlikleri Hammett ve Brønsted asit miktarları tayini yöntemi ve alıkonmuş piridinin belirleyici IR spektrumlarının kaydı yoluyla...