A theoretical investigation on the adsorption of heavy metals on dye containing zeolite
Boyar madde yüklenmiş zeolit üzerinde ağır metal adsorpsiyonunun teorik olarak incelenmesi
- Tez No: 185633
- Danışmanlar: PROF.DR. FATMA SEVİN DÜZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Zeolitler endüstride katalizör, adsorbent ve iyon değiştirici olarak kullanıldığı için önemli birmalzeme sınıfıdır. Moleküllerle etkileşimlerinde nano gözenekli matrix olarak da kullanılır. Bukompleks yapıların aktif uçları difraksiyon teknikleri ve spektroskopik sinyallerle açık birşekilde belirlenemez. Reaktiflikleri teorik çalışmalar yapılmaksızın anlaşılamaz. Bu tezde ağırmetallerin (Ni, Cu, Cr, Cd, Pb) zeolit Y ve boya molekülleri üzerine bağlanmaları ve zeolit-metal-boya komplekslerinin kompleks kararlılıkları B3LYP/Lanl2dz seviyesindeki teorikhesaplamalarla ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Hesaplamalar üç ayrı kısımda yapılmıştır. lkkısımda; iki değerlikli metal katyonlarının dörtlü- (C1 ve C2) ve altılı-halka (C3, C4 ve C5)yapısındaki zeolit Y modelleri üzerine etkileşimleri incelenmiştir. Tüm yapılar için katyonlarınbağlanma gücü Cu>Ni>Cd>Cr>Pb sırasında bulunmuştur. Elektrostatik güç fazla olduğundanC5 yapısı tüm metal katyonlar için tercihlidir. HOMO-LUMO sonuçlarına göre, zeolitteki O veAl atomlarının p orbitalleri HOMO, Cu, Ni ve Cr'un d orbitalleri, Cd'un s ve Pb'nin porbitallerinin LUMO olduğu bulunmuştur. kinci kısımda; boya-metal kompleksleri 1-nitrozo-2-nafthol (NN), 1-nitrozo-2-nafthol-6-sülfonik asit (NNS) ve fenilazofenilen-1,3-diamine(krisodin) (Ch) boyaları kullanılarak incelenmiştir. Metallerin bağlanma güçleri, bütün boya-metal komplekslerinde Cu>Ni>Cd>Pb>Cr sırasında bulunmuştur. Doğal Bağ Orbital (DBO)analizine göre, metaller zeolit yapıları ve boya molekülleri ile etkileşime girdikten sonra; Ni,Cu ve Cr s, 3dx2y2 ve dzs orbitallerine, Cd s orbitaline, Pb ise p orbitaline elektron almıştır. Sonbölümde, metal-zeolit + boya ve metal-boya + zeolit komplekslerinin kararlılıklarıhesaplanmıştır. Sonuçlar C1-M ve NN-M kompleksi hariç, diğer tüm metal-zeolitkomplekslerinin boya-metal komplekslerine göre daha tercihli olduğunu göstermiştir. Sonuçolarak, teorik hesaplamalar Cu, Ni ve Cd'un zeolit ve boyalara bağlanma gücünün kuvvetliolduğunu ve Cu>Ni>Cd şeklinde aynı sırada azaldığını göstermiştir
Özet (Çeviri)
Zeolites are an important class of materials because of their industrial use as catalysts,adsorbents and ion-exchangers. They can also serve as a nanoporous matrix for studyinghost-guest interactions. The local structure of the active sites of these complex solids is notaccessible by diffraction techniques and spectroscopic signals cannot always be assignedunequivocally. Their reactivity cannot be understood without theoretical information. In thisthesis, binding of heavy metals (Ni, Cu, Cr, Cd, Pb) onto zeolite Y structures and dyemolecules and complex stabilities of zeolite-metal-dye complexes have been describedelaborately by theoretical calculations at B3LYP/Lanl2dz level. Three parts of calculationshave been done. In the first part; the interactions of divalent metal cations have been studiedon four- and six-rings clusters (C1, C2 and C3, C4, C5, respectively) of Zeolite Y. In allclusters, the binding strengths of cations have been found in the order Cu>Ni>Cd>Cr>Pb.The C5 structures are favored for all metal cations because of the increasing in electrostaticfield of the cations. HOMO-LUMO structures have shown that the p orbitals of O and Alatoms of zeolite contribute to the HOMO, while the d orbitals of the Ni, Cu and Cr, s orbital ofCd and p orbitals of Pb participate to the LUMO. In the second part; dye-metal complexeshave been investigated by using the 1-nitroso-2-naphthol (NN), 1-nitroso-2-naphthol-6-sulphonic acid (NNS) and phenylazophenylene-1,3-diamine (chrysoidine) (Ch) dyemolecules. Interestingly, the binding strengths of metals of all forms of all dye-metalcomplexes have been found in the order Cu>Ni>Cd>Pb>Cr. According to the Natural BondOrbital (NBO) analysis; Ni, Cu and Cr gain their 4s, 3dx2y2 and dzs orbital while Cd gains its 5sand Pb gains its 6p orbitals after the interaction with clusters and dyes. In the last part, themetal-cluser + dye and metal-dye + cluster complex stabilities have been calculated andresults have shown that metal-zeolite complexes favor the dye-metal complexes, except forC1-M and NN-M complexes. As the result of theoretical calculations it is observed that Cu, Niand Cd have the strong binding strength with cluster and dye complexes with the samedecreasing order Cu>Ni>Cd.
Benzer Tezler
- pH ve kompleksan bağımlı ağır metal adsorpsiyonunun incelenmesi ve modellenmesi
Investigation and modelling of heavy metal adsorption dependent upon pH and complexing agent
KUBİLAY GÜÇLÜ
- Üçlü ve dörtlü ağır metal iyonlarının yarışmalı biyosorpsiyonunun kesikli karıştırmalı ve kolon tipi reaktörde incelenmesi
Investigation of the competitive biosorption of ternary and quaternary heavy metal ion mixtures in batch stirred and packed bed reactors
M. BURAK AKÇAEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YEŞİM SAĞ
- Dişli çarklarda yenme olayının yağlama bakımından incelenmesi
A Study on the scuffing of gears with respect to lubrication
GHOLAMHASSAN PAYGANE
- Herbisitlerden 2,4-diklorofenoksiasetik asit (2,4-D)in adsorpsiyonunun incelenmesi
Investigation of the adsorption of herbicide as 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D)
ELİF KABASAKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜMRİYE AKSU
- İyonomerlerin elektron spin rezonans yöntemi ile incelenmesi
Investigation of ionomers by electron spin resonance
NEVİN SÜLEYMANOĞLU
Doktora
Türkçe
1999
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. TURAN ÖZBEY