Karbon aerojellerin sentezi ve ağır metallerin adsorpsiyonunda kullanılması

Bilindiği üzere atık sularda ağır metallerin varlığı ciddi çevre sorunlarına neden olmaktadır. Bu atıkların bertaraf yöntemlerinden biri de adsorpsiyondur. Yüksek gözenekli yapıları ve yüzey alanları, düşük yoğunluğa sahip olmaları nedeniyle karbon aerojellerin ağır metallerin gideriminde adsorban olarak kullanılmaları popüler araştırma konularından olmuştur. Karbon aerojellerin üretim yöntemi, gözenek boyutu dağılımlarında farklı morfolojiler/şekiller elde edilmesini etkilemektedir. Bu çalışmada, ağır metal içeren atıksuların adsorpsiyonla arıtımı için karbon aerojel adsorbanlar sentezlenmiş ve adsorpsiyon özellikleri belirlenmiştir. Karbon aerojeller iki ayrı katalizör (Mg(OH)2 ve Na2CO3) kullanılarak ve farklı katalizör oranlarında, resorsinol ve formaldehitin polikondensasyonunu içeren bir sol-jel prosesi ile hazırlanmıştır. Üretilen aerojeller daha basit, az maliyetli, sanayiye uygulanabilir bir kurutma yöntemi olan ortam basıncında kurutma yöntemi ile kurutulmuş ardından elde edilen aerojeller karbonizasyona tabi tutularak karbon aerojeller üretilmiştir. Sentezlenen karbon aerojellerin morfolojik özellikleri SEM, TEM ve XRD analizleri ile kimyasal yapıları ise FTIR, Raman spektroskopisi kullanarak karakterize edilmiştir. Sentezlenen karbon aerojeller kullanılarak Cr(VI) ve Cu(II) iyonlarını içeren çözeltilerden bu ağır metal iyonlarının giderimi çalışılmıştır. Deneyler sonucu bulunan veriler Langmuir ve Freundlich izoterm denklemleri ile analiz edilmiştir. Cr(VI) için Langmuir izotermine göre maksimum adsorpsiyon kapasitesi her iki katalizörle hazırlanmış karbon aerojeller için 154 mg/g civarında yaklaşık eşit bulunmuştur. Cu(II) en yüksek adsorpsiyon kapasiteleri ise Mg(OH)2 katalizörü ile sentezlenmiş karbon aerojel için 112,35 mg/g iken Na2CO3 katalizörü ile sentezlenmiş karbon aerojel için 79,94 mg/g olarak tespit edilmiştir. Kinetik çalışmalara bakıldığında adsorpsiyonun sözde ikinci dereceden kinetik modelle uyumlu olarak gerçekleştiği tespit edilmiştir. Farklı katalizör oranlarının sentezlenen aerojellerin adsorpsiyon kapasitesini çok fazla etkilemediği görülmüş, sonuç olarak sentezlenen bütün aerojellerin Cu(II) adsorpsiyonuna göre Cr(VI) adsorpsiyonu için daha yüksek adsorpsiyon kapasitesi sağladığı belirlenmiştir.