Sülfonlanmış İndirgenmiş Grafen Oksit üzerinde (UO2)2+ İyonu Adsorpsiyonu: Kinetik ve Denge Çalışmaları


Selçuk Zorer Ö., Gülcan M.

34. Ulusal Kimya Kongresi, Yalova, Turkey, 1 - 06 September 2022, pp.396

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: Yalova
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.396
  • Van Yüzüncü Yıl University Affiliated: Yes

Abstract

Uranyum, kimyasal toksisitesi ve radyoaktivitesi nedeniyle çevredeki en tehlikeli ağır metallerden biridir. Nükleer endüstri ile ilgili faaliyetler yoluyla çevreye aşırı miktarda radyoaktif element girdisi olmaktadır. Radyoaktif uranyum iyonuyla ilişkili ekolojik kirlilik ve toksisite, bilim insanlarını hızlı ve yüksek verimli uzaklaştırma için verimli yöntemler geliştirmeye teşvik etmiştir. Uranyum genellikle çevrede altı değerlikli halde bulunur. Uranyum iyonlarının sulu çözeltilerden geri kazanılması veya uzaklaştırılması için geliştirilen genel yöntemler, ekstraksiyon, çökeltme, iyon değişimi ve sorpsiyondur. Bu yaklaşımlar arasında sorpsiyon, yüksek verimliliği, kullanım kolaylığı ve farklı adsorbanların mevcudiyeti nedeniyle uranyum iyonlarının geri kazanılması için yaygın olarak kullanılır (Fan ve ark., 2012). Uranil iyonu ((UO2)2+) adsorpsiyonunda adsorbent olarak aktif karbon, kil, polimer, membran, karbon nanotüp, grafen oksit ve modifikasyonlarını içeren yapılar ile metal-organik çerçeve (MOF) yapıları kullanım alanı bulmaktadır.

Adsorbent olarak kimyasal yolla fonksiyonelleştirilmiş grafen türevleri arasında son yıllarda sülfonlanmış indirgenmiş grafen oksit (rGO-SO3H) yapısı göze çarpmaktadır. Sülfonlanmış indirgenmiş grafen oksit (rGO-SO3H), yüzeyinde veya kenarlarında bulunan sülfo-grupları ile metal iyonları arasındaki ilgi, büyük özgül yüzey alanı, gözenekli yapı ve zengin yüzey negatif yükü sayesinde uygulamalar açısından önemli bir malzeme olarak değerlendirilmektedir. Bu özelliklerinden dolayı sülfonlanmış indirgenmiş grafen oksit (rGO-SO3H), ağır metal adsorsiyonu, organik boyaların sulu ortamlardan uzaklaştırılması çalışmalarında dikkat çekmektedir. Bu çalışmada, uranil iyonlarının sulu çözeltiden adsorpsiyonunda sentezlenen ve karakterizasyon işlemleri yapılan sülfonlanmış indirgenmiş grafen oksit adsorbentinin adsorpsiyon performansını değerlendirmek amaçlanmıştır. Bu amaçla, adsorpsiyon çalışmalarında pH, sıcaklık, temas süresi ve başlangıç konsantrasyonu parametrelerinin adsorpsiyon performansına etkileri belirlendi. Belirlenen bu parametreler yardımıyla uranyum (VI) iyonu adsorpsiyonu, adsorpsiyon kinetiği ve dengesi açısından değerlendirildi.

Kinetik değerlendirmeler için üç farklı kinetik model kullanıldı ve sonuçlar bu kinetik modellere uygulanarak adsorpsiyonun doğası hakkında kanaate varıldı. Sülfonlanmış indirgenmiş grafen oksit üzerine (UO2)2+ iyonu adsorpsiyonunun pseudo-ikinci derece kinetik model ile uyumlu olduğu tespit edildi (R2 = 0.996). Partikül içi difüzyon modeline göre ise adsorpsiyon prosesinin yalnızca por difüzyonu ile değil aynı zamanda sınır tabaka (film) difüzyonu ile de açıklanabileceği sonucuna varıldı. Adsorpsiyon dengesi için değerlendirmeler üç farklı izoterm kullanılarak yapıldı. Alınan sonuçlar Langmuir, Freundlich ve Dubinin-Radushkevic izoterm denklemlerine uygulandı ve izotermlere ait grafikler çizilerek değerlendirildi. Sülfonlanmış indirgenmiş grafen oksit üzerine (UO2)2+ iyonu adsorpsiyonunun Langmuir izotermi ile daha uyumlu olduğu belirlendi.