Üre-formaldehit Reçine Nanokompozitlerinin Sentezi, Karakterizasyonu Ve Adsorpsiyon Kinetiklerinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, üre-formaldehit reçinesi (UFR) ve bu reçinenin nanokompozitleri hazırlanıp, atık sulardan metilen mavisi (MB) ve kırmızı grlt (RG) boyar maddelerinin uzaklaştırılması için adsorbant olarak kullanılabilirliği incelenmiştir. Nanokompozitler (UFM ve UFH), UFR sentezi sırasında içerisine kütlece % 2 ve % 5 oranlarında tabakalı silikat montmorillonit (MMT) ve haloysit nanotüp (HNT) killeri eklenerek elde edilmiştir. Üre-formaldehit reçineleri kondenzasyon polimerizasyonu ile asitli ortamda sentezlenmiştir. MMT içeren UFM ve HNT içeren UFH nanokompozitleri de asitli ortamda in-situ polimerizasyon yöntemiyle hazırlanmıştır. Hazırlanan örneklerin FTIR, XRD ve TGA karakterizasyonları yapılarak sentezlenen örneklerin yapısal tanımlamaları yapılmıştır. Hazırlanan örneklerin adsorpsiyon kapasiteleri incelenerek, örneklerin adsorpsiyon kapasitesilerinin (qt), nanokompozit içerisindeki kil yüzdelerinin artmasıyla arttığını ve MMT içeren örneklerin HNT içerenlere göre daha yüksek adsorptiyon kapasitesine sahip olduğunu görülmüştür. Farklı deneysel parametrelerin etkisi incelenmiş ve adsorpsiyon kapasiteleri kıyaslanmıştır. Adsorpsiyon kinetiği çalışmalarında, verilerin yalancı ikinci derece hız denklemine uyduğu belirlenmiştir. 30, 40 ve 50 °C sıcaklıklarda boyar madde adsorpsiyonu deneyleri yapılarak sıcaklık arttıkça adsorpsiyon kapasitesinin arttığı bulunmuş ve her iki boyar madde için de termodinamik hesaplamalar kullanılarak aktivasyon enerjileri, adsorpsiyon denge sabitleri, adsorpsiyon Gibbs serbest enerjileri, adsorpsiyon entalpileri, adsorpsiyon entropileri saplanmıştır. Bu hesaplamalardan adsorpsiyon tipinin fiziksel adsorpsiyon olduğu, adsorpsiyonun kendiliğinden gerçekleşmediği ve adsorpsiyonun endotermik olduğu bulunmuştur. Sonuçlar Freundlich, Langmuir, Temkin and Dubinin–Radushkevich adsorpsiyon izotermlerine uygulandığında, MB adsorpsiyonu için Freundlich izoterm modelinin ve RG adsorpsiyonu için Langmuir izoterm modelinin daha uygun olduğu bulunmuştur.

In this study, urea-formaldehyde resin (UFR) and its nanocomposites were prepared and investigated as adsorbent to remove methylene blue (MB) and red grlt (RG) dyes from wastewater. Layered silicate montmorillonite (MMT) and halloysite nanotube (HNT) were used for the production of urea-formaldehyde resin nanocomposites (UFM and UFH); the additive content was choosen as 2wt.% and 5wt.%. UFR was synthesized by condensation polymerization under acid condition. UFM and UFH containing MMT and HNT were also produced under acidic condition by in-situ polymerization technique. The synthesized samples were structurally defined by performing FTIR, XRD and TGA characterizations. Adsorption capacities of the prepared samples were investigated. Changes of adsorption capacities (qt) with time data showed adsorption capacity of resin nanocomposites increased by increasing of percentage of clay and the samples which containing MMT had higher adsorption capacity than that of HNT containing samples. The effect of the various experimental parameters was investigated. For the adsorption kinetics investigation, the pseudo second order rate equation was fitted to the adsorption data. The data taken from the experiments at 30, 40 and 50 °C temperatures, the activation energies, adsorption equilibrium constants, Gibbs adsorption energies, adsorption enthalpies, and adsorption entropies were calculated. From these calculations the type of adsorption (physical adsorption), the spontaneity of adsorption (nonspontaneous), and the type of heat of adsorption (endothermic) was found. The adsorption data were applied on the Freundlich, Langmuir, Temkin and Dubinin–Radushkevich isotherms. Freundlich model for MB and Langmuir model for RG were the best fitted isotherm model.