Perlit destekli manyetik nanoparçacıklar ile çok bileşenli bir sistemde uçucu organik bileşiklerin dinamik rekabetçi adsorpsiyon davranışının değerlendirilmesi

Uçuculuk, zehirlilik ve yayılma özelliklerine sahip uçucu organik bileşikler (UOB'ler) insan sağlığı ve eko-çevre için ciddi bir tehdit oluşturmaktadır. Birçok endüstriyel proses, çok bileşenli sistemler olarak ortaya çıkan UOB kirleticileri üretmektedir. Bu nedenle, UOB'lerin rekabetçi adsorpsiyonunun araştırılması pratik ve bilimsel öneme sahiptir. Bu tezde, UOB'ler olarak hedeflenen buhar fazındaki toluen, etilbenzen ve ksilenin yeni bir manyetik nano-adsorbent olarak geliştirilen perlit-destekli Fe3O4@SiO2@8-Hidroksikinolin-5-sülfonik asit (perlit-Fe3O4@SiO2@8-HQ-5-SA) ile hem tek hem de çok bileşenli sistemlerde adsorpsiyon davranışı aydınlatılmıştır. Birlikte çökeltme yöntemiyle üretilen Fe3O4@SiO2@8-HQ-5-SA nano-adsorbenti karakterize etmek için taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ve Brunauer–Emmett–Teller (BET) analiz teknikleri kullanılmıştır. Tek bileşenli sistemde 30 mg/L giriş konsantrasyonunda toluen, etilbenzen ve ksilenin adsorpsiyon kapasiteleri sırasıyla 546, 662 ve 710 mg/g olarak bulunmuştur. İki bileşenli sistemde 30 mg/L toluen + 15 mg/L etilbenzen ve 30 mg/L toluen + 15 mg/L ksilen giriş konsantrasyonlarında toluenin adsorpsiyon kapasitesi sırasıyla %42 ve %50 azalmıştır. Benzer şekilde, iki bileşenli sistemde 30 mg/L etilbenzen + 15 mg/L toluen ve 30 mg/L etilbenzen + 15 mg/L ksilen giriş konsantrasyonlarında etilbenzenin adsorpsiyon kapasitesi sırasıyla %27 ve %46 azalmıştır. Ayrıca, iki bileşenli sistemde 30 mg/L ksilen + 15 mg/L toluen ve 30 mg/L ksilen + 15 mg/L etilbenzen giriş konsantrasyonlarında ksilenin adsorpsiyon kapasitesi sırasıyla %16 ve %22 azalmıştır. Üç bileşenli sistemde rekabetçi adsorpsiyon kapasiteleri tek bileşenli sisteme göre daha düşük bulunmuştur. Toluen, etilbenzen ve ksilenin perlit-Fe3O4@SiO2@8-HQ-5-SA nano-adsorbenti üzerine adsorpsiyon prosesinde kinetik davranışı değerlendirmek için reaksiyon temelli (psödo-birinci-derece ve psödo-ikinci-derece) ve difüzyon temelli (partikül içi difüzyon, Boyd film difüzyon ve kütle transfer) kinetik modeller kullanılmıştır. Perlit-Fe3O4@SiO2@8-HQ-5-SA nano-adsorbenti, toluen, etilbenzen ve ksilen için sırasıyla %88,91, %88,07 ve %87,16 yeniden kullanım verimliliği sergilemiştir. Bunun yanı sıra, perlit-Fe3O4@SiO2@8-HQ-5-SA nano-adsorbentin, literatürde bildirilen diğer adsorbentlere kıyasla önemli bir potansiyele sahip olduğu belirlenmiştir. Bu değerlendirmeler ışığında, yüksek adsorpsiyon kapasitesi ve yeniden kullanım verimliliği sergileyen perlit-Fe3O4@SiO2@8-HQ-5-SA, UOB kirleticilerin verimli bir şekilde giderimi için umut verici bir nano-adsorbent olarak önerilmektedir. Ayrıca, bu tez kapsamında elde edilen bulgular, belirli bir adsorbent ile ilişkili olarak buhar fazındaki farklı UOB kirleticiler arasındaki karşılaştırmalı ve rekabetçi adsorpsiyon davranışının daha iyi anlaşılması için önemli bir kanıt niteliğindedir.