TiO2 ve ZnO kaplı zeolitlerin sentezi, karakterizasyonu ve metilen mavisi adsorpsiyonunun yapay sinir ağları ile modellenmesi

Bu çalışmada, Türk ve Macar zeolitlerinin ZnO-Np ve TiO2 ile kaplanarak, sentezlenen kompozit maddeler ile sulu çözeltilerden MM adsorpsiyon ve degradasyon koşulları incelenmiştir. Adsorpsiyonun başlangıç pH'ı (3-10), başlangıç boyar madde konsantrasyonu (50-200 mg/L), adsorban miktarı (0,05-1,00 g/100mL), sıcaklık (298-313 K) ve temas süresi (5-300 dk) gibi çeşitli parametrelerin etkisi incelenmiştir. Sentezlenen kompozit materyallerin MM adsorpsiyonu, süre, sıcaklık, degradasyon, madde miktarı, konsantrasyon ve pH gibi faktörlere bağlı olarak izoterm, kinetik ve termodinamik analizlerle değerlendirilmiştir. Çalkalama yöntemiyle yapılan çalışmalarda, metilen mavisi çözeltilerinin başlangıç konsantrasyonu ve adsorpsiyon sonrası çözeltide kalan konsantrasyonu, UV-Visible spektrofotometre cihazı ile ölçülmüştür. Bu ölçümlerle tayin edilen sonuçlar kullanılarak, adsorpsiyon kapasiteleri ve hız sabitleri hesaplanmıştır. Ayrıca, yapılan deneyler boyunca sentezlenen kompozitlerin farklı pH değerlerinde ve sıcaklık koşullarında değişen adsorpsiyon davranışları sergilediği gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar, kompozitlerin çevresel parametrelere bağlı olarak farklı etkileşim mekanizmaları geliştirdiğini ve bu durumun adsorpsiyon performansını etkilediğini göstermektedir. Elde edilen ürünler, çeşitli ileri analiz teknikleriyle detaylı bir şekilde incelenmiştir. Bu analizlerde XRD, BET, FTIR, SEM, TEM ve SAED gibi karakterizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Bu yöntemler sayesinde ürünlerin yapısal değişimleri, yüzey alanları gibi fiziksel ve kimyasal özellikleri hakkında bilgi edinilmiştir. Ayrıca, adsorbanın verimliliğinin sürdürülebilirliğini değerlendirmek amacıyla desorpsiyon çalışmaları gerçekleştirilmiş ve adsorbanın tekrar kullanılabilme potansiyeli incelenmiştir. Bu sayede, elde edilen ürünlerin hem performansı hem de çevresel ve ekonomik açıdan avantajları ortaya konulmuştur. Elde edilen analiz sonuçlarına göre, pH 8'de ve 298 K oda sıcaklığında, sentezlenen kompozitlerin doz miktarının artmasıyla beraber MM adsorpsiyonunun da arttığı gözlemlenmiştir. Çalışmamızda, başlangıç pH'ı, konsantrasyon, temas süresi ve başlangıç adsorban miktarı, adsorpsiyon sistemi için YSA (Yapay Sinir Ağları) modelinin giriş verileri olarak belirlenmiş, çıktı katmanında ise boya giderim değeri tahmin edilmiştir. MM gideriminin incelendiği bu adsorpsiyon sisteminin YSA eğitimi için deneysel veriler, %90 eğitim, %10 doğrulama ve %10 test verisi olarak kullanılmıştır. Maksimum epoch değeri ise 19.000 olarak belirlenmiştir. ZnO-TZ (Çinko oksit kaplı Türk Zeolit), ZnO-MZ (Çinko oksit kaplı Macar Zeolit), TiO2-TZ (Titanyum dioksit kaplı Türk Zeolit) ve TiO2-MZ (Titanyum dioksit Macar Zeolit) gibi malzemeler, adsorpsiyon süreçleri için oldukça uygun ve etkili adsorbanlar olarak değerlendirilmektedir. Bunun temel nedenleri arasında bu malzemelerin geniş yüzey alanına sahip olmaları, uygun gözenek boyutlarıyla adsorpsiyona elverişli bir yapı sunmaları ve yüksek adsorpsiyon kapasitesine sahip olmaları yer alır. Ayrıca, yapay zekâ ile yapılan analiz ve modelleme sonuçları, bu malzemelerin sulu çözeltilerden metil mavisi gibi boyaların gideriminde başarılı sonuçlar verdiğini göstermektedir. Tüm bu özellikler göz önüne alındığında, söz konusu malzemeler çevresel kirlilikle mücadelede hem kullanışlı hem de sürdürülebilir bir alternatif adsorban olarak öne çıkmaktadır.