Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması

ECE, MEHMET SAKIR

Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması

MEHMET SAKIR ECE (Mardin Artuklu Üniversitesi, Sağlık Hizmetleri Meslek Yüksek Okulu, Mardin, Türkiye)

Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi

2 0

Yıl: 2020 Cilt: 9 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 561 - 572 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 18-11-2020

Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması

Öz:

Bu çevreci çalışma, daha derin bir bakış açısı kazandırmakla mevcut çesitli toluen adsorbsiyonu teknolojijisinekatkı sunmaktadır. Bu çalışmada, hayati risk oluşturan toluenin adsorpsiyonu için nano-teknolojidenfaydalanmıştır. Etilendiamin tetraasetik asit (EDTA) daha önce direkt Fe3O4’e bağlanmış olsa da bu çalışma daFe3O4, önce aktif karbonla, sonra SiO2 ile daha sonra da EDTA ile kaplanmış, böylelikle toluen adorbsiyonu içinsentezi çok basit ve adsorbsiyon kapasitesi pekiyi, literatürde rastlanmayan nano manyetik adsorbent sentezlenmiş,sentezlenen bu nano manyetik adsorbent toluen adsorbsiyonunda başarılı ve verimli bir şekilde uygulanmıştır.Toluenin gaz adsorpsiyonunda kullanılan manyetik nano-adsorbent, birlikte çökeltme ve sol-gel yöntemiylesentezlendi. Sentezlenen manyetik nano-adsorbentin karakterizasyonu ise FTIR ve TGA/DTA analizleri ilegerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon işleminde önemli bir rol oynayan adsorpsiyon süresi, girişteki toluenkonsantrasyonu ve adsorpsiyon sıcaklığı gibi adsorpsiyon koşulları, Merkezi Kompozit Tasarım (MKT) yaklaşımıtemelli Yanıt Yüzey Yöntemi (YYY) kullanılarak optimize edilmiştir. Deneysel tasarımda, MKT ve YYY,adsorpsiyon koşulları ile adsorpsiyon kapasitesi arasındaki ilişkiyi daha iyi anlamak için bir yaklaşım geliştirmeküzere başarıyla uygulanmıştır. MKT ve YYY kullanılarak bulunan 53.36 dk adsorpsiyon süresi, 18.02 ppmbaşlangıç konsantrasyonu ve 26.21°C adsorpsiyon sıcaklığı gibi optimum adsorpsiyon koşulları altında, tolueniçin maksimum adsorpsiyon kapasitesi 484.16 mg/g olarak belirlenmiştir. Sonuçlar, manyetikFe3O4/AC@SiO2@EDTA nanopartiküllerinin, toluenin gaz adsorpsiyonunda uygulanabileceğini göstermiştir.

Anahtar Kelime:

Synthesis of Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Magnetic Nano-Adsorbent and Its Use in Gas Adsorption of Toluene

Öz:

This environmental study contributes to the existing toluene adsorption technology by providing a deeper perspective. In this study, nanotechnology was used for the adsorption of toluene which constitutes a vital risk. Although ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) was previously directly bound to Fe3O4, this study also covered Fe3O4, first with activated carbon, then with SiO2, then with EDTA, so that synthesis for toluene adsorption was very simple, adsorbent was synthesized, this synthesized nano magnetic adsorbent was applied successfully and efficiently in toluene adsorption. Magnetic nano-adsorbent used in the adsorption of toluene was synthesized by co-precipitation and sol-gel method. Characterization of the synthesized magnetic nano-adsorbent was performed by FTIR and TG/DTA analyzes. Adsorption conditions such as adsorption time, concentration of toluene at the inlet and the adsorption temperature, which play a key role in the adsorption process, were optimized using the Central Composite Design (CCD) approach-based Response Surface Method (RSM). In the experimental design, CCD and RSM has been successfully applied using ANOVA with> 95% confidence level (p<0.05) to develop an approach to better understand the relationship between adsorption conditions and adsorption capacity. The maximum adsorption capacity for toluene was determined as 484.16 mg/g under optimum adsorption conditions such as 53.36 min adsorption time, 18.02 ppm initial concentration and 26.21°C adsorption temperature by using CCD and RSM. The results showed that magnetic Fe3O4/AC@ SiO2 @EDTA nanoparticles can be applied in the gas adsorption of toluene.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Maham M., Nasrollahzadeh M., Sajadi SM., Nekoei M. 2017. Biosynthesis of Ag/reduced graphene oxide/Fe3O4 using Lotus garcinii leaf extract and its application as a recyclable nanocatalyst for the reduction of 4-nitrophenol and organic dyes. Journal of colloid and interface science, 497: 33-42.
[2] Abdollahi F., Pirisedigh A., Abbasinazari M., Mohammad–Alizadeh A., Azizian H. 2016. Synthesis of novel amino-coated Fe3O4 magnetic nanoparticle functionalized with ciprofloxacin (AF-Fe3O4-NP@ cpf) and study of its effect on Cu (II) and Ni (II) adsorption. Iranian Journal of Pharmacology and Therapeutics, 14 (2): 50-58.
[3] Dung DTK., Hai TH., Long BD., Truc PN. 2009. Preparation and characterization of magnetic nanoparticles with chitosan coating. Proc. Journal of Physics: Conference Series, 187: 012036, IOP Publishing.
[4] Wu Q., Zhao R., Liu W., Zhang X., Shen X., Li W., Diao G., Chen M. 2017. In-depth nanocrystallization enhanced Li-ions batteries performance with nitrogen-doped carbon coated Fe3O4 yolk− shell nanocapsules. Journal of Power Sources, 344: 74-84.
[5] Baby TT., Ramaprabhu S. 2010. SiO2 coated Fe3O4 magnetic nanoparticle dispersed multiwalled carbon nanotubes based amperometric glucose biosensor. Talanta, 80: 2016-2022.
[6] Yang K., Peng H., Wen Y., Li N. 2010. Re-examination of characteristic FTIR spectrum of secondary layer in bilayer oleic acid-coated Fe3O4 nanoparticles. Applied surface science, 256: 3093-3097.
[7] Kumar M., Giri BS., Kim K-H., Singh RP., Rene ER. 2019. Performance of a biofilter with compost and activated carbon based packing material for gas-phase toluene removal under extremely high loading rates. Bioresource technology, 285: 121317.
[8] Kutluay S., Baytar O., Şahin Ö. 2019. Adsorption kinetics, equilibrium and thermodynamics of gas-phase toluene onto char produced from almond shells. Research on Engineering Structures & Materials, 5 (3): 279-298.
[9] Ryu HW., Song MY., Park JS., Kim JM., Jung S-C. 2019. Removal of toluene using ozone at room temperature over mesoporous Mn/Al2O3 catalysts. Environmental research, 172: 649-657.
[10] Xu P., Wei Y., Cheng N., Li S., Li W., Guo T., Wang X. 2019. Evaluation on the removal performance of dichloromethane and toluene from waste gases using an airlift packing reactor. Journal of hazardous materials, 366: 105-113.
[11] Ghelich R., Jahannama MR., Abdizadeh H., Torknik FS., Vaezi MR. 2019. Central composite design (CCD)-Response surface methodology (RSM) of effective electrospinning parameters on PVP-B-Hf hybrid nanofibrous composites for synthesis of HfB2-based composite nanofibers. Composites Part B: Engineering, 166: 527-541.
[12] Qu S., Wang J., Kong J., Yang P., Chen G. 2007. Magnetic loading of carbon nanotube/nanoFe3O4 composite for electrochemical sensing. Talanta, 71: 1096-1102.
[13] Tural S., Ece MŞ., Tural B. 2018. Synthesis of novel magnetic nano-sorbent functionalized with N-methyl-D-glucamine by click chemistry and removal of boron with magnetic separation method. Ecotoxicology and environmental safety, 162: 245-252.
[14] Mostafalu R., Kaboudin B., Kazemi F., Yokomatsu T. 2014. N-arylation of amines: C–N coupling of amines with arylboronic acids using Fe3O4 magnetic nanoparticles-supported EDTA–Cu (ii) complex in water. RSC Advances, 4: 49273-49279.
[15] Kutluay S., Baytar O., Şahin Ö. 2019. Equilibrium, kinetic and thermodynamic studies for dynamic adsorption of benzene in gas phase onto activated carbon produced from elaeagnus angustifolia seeds. Journal of Environmental Chemical Engineering, 7: 102947.
[16] Kutluay S. 2019. Benzen uçucu organik bileşiğinin badem kabuğundan üretilen char üzerine gaz fazı adsorpsiyonu: kinetik, denge ve termodinamik. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergis, 8 (4): 1432-1445.
[17] Pimenta CD., Silva MB., de Morais Campos RL., de Campos Junior WR. 2018. Desirability and design of experiments applied to the optimization of the reduction of decarburization of the process heat treatment for steel wire SAE 51B35. American Journal of Theoretical and Applied Statistics, 7: 35-44.

APA	ECE M (2020). Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması. , 561 - 572.
Chicago	ECE MEHMET SAKIR Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması. (2020): 561 - 572.
MLA	ECE MEHMET SAKIR Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması. , 2020, ss.561 - 572.
AMA	ECE M Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması. . 2020; 561 - 572.
Vancouver	ECE M Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması. . 2020; 561 - 572.
IEEE	ECE M "Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması." , ss.561 - 572, 2020.
ISNAD	ECE, MEHMET SAKIR. "Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması". (2020), 561-572.

APA	ECE M (2020). Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 9(2), 561 - 572.
Chicago	ECE MEHMET SAKIR Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 9, no.2 (2020): 561 - 572.
MLA	ECE MEHMET SAKIR Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, vol.9, no.2, 2020, ss.561 - 572.
AMA	ECE M Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2020; 9(2): 561 - 572.
Vancouver	ECE M Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2020; 9(2): 561 - 572.
IEEE	ECE M "Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması." Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 9, ss.561 - 572, 2020.
ISNAD	ECE, MEHMET SAKIR. "Fe3O4/AC@SiO2@EDTA Manyetik Nano-Adsorbentin Sentezlenmesi ve Toluenin Gaz Adsorpsiyonunda Kullanılması". Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 9/2 (2020), 561-572.