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

Abstract

Bu çevreci çalışma, daha derin bir bakış açısı kazandırmakla mevcut çesitli toluen adsorbsiyonu teknolojijisine katkı sunmaktadır. Bu çalışmada, hayati risk oluşturan toluenin adsorpsiyonu için nano-teknolojiden faydalanmıştır. Etilendiamin tetraasetik asit (EDTA) daha önce direkt Fe3O4’e bağlanmış olsa da bu çalışma da Fe3O4, önce aktif karbonla, sonra SiO2 ile daha sonra da EDTA ile kaplanmış, böylelikle toluen adorbsiyonu için sentezi 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 yöntemiyle sentezlendi. Sentezlenen manyetik nano-adsorbentin karakterizasyonu ise FTIR ve TGA/DTA analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon işleminde önemli bir rol oynayan adsorpsiyon süresi, girişteki toluen konsantrasyonu ve adsorpsiyon sıcaklığı gibi adsorpsiyon koşulları, Merkezi Kompozit Tasarım (MKT) yaklaşımı temelli 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 geliştirmek üzere başarıyla uygulanmıştır. MKT ve YYY kullanılarak bulunan 53.36 dk adsorpsiyon süresi, 18.02 ppm başlangıç konsantrasyonu ve 26.21°C adsorpsiyon sıcaklığı gibi optimum adsorpsiyon koşulları altında, toluen için maksimum adsorpsiyon kapasitesi 484.16 mg/g olarak belirlenmiştir. Sonuçlar, manyetik Fe3O4/AC@SiO2@EDTA nanopartiküllerinin, toluenin gaz adsorpsiyonunda uygulanabileceğini göstermiştir.

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.