Journals / Celal Bayar Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi / 2017 / Cilt: 13 - Sayı: 3
The Investigation of Strontium Adsorption using Zirconium-Antimony Oxide/Polyacrylonitrile Composite in Dynamic Systems
- Pages
- 777–783
- DOI
- —
Abstract
In this study, zirconium-antimony oxide/PAN composite spheres, suitable for column use, were synthesized. The adsorption behaviors of synthesized materials towards strontium were analyzed via column technique using experimental design approach. The effect of basic parameters on strontium adsorption such as flow rate, initial strontium concentration and bed height were investigated using Box-Behnken Design. Strontium uptake studies were carried out by performing 15 runs with 3 replicates at center points. Dual interactions were examined and response surface graphs showing the strontium adsorption dependency to the related parameters were constructed. According to the regression analyses of independent variables, R square value of 0.995 implies that the predicted values are in a good agreement (99.5%) with the experimental values. In addition, flow rate (P-value=3x10-4), initial concentration (P-value=2x10-6), bed height (P-değeri=4x10-5) parameters and all interaction terms were found statistically significant. The maximum adsorption capacity (11.00 mg.g-1) was obtained at a flow rate of 0.20 mL.min-1, initial strontium concentration of 100 mg.L-1 and a bed height of 1 cm. The breakthrough curve of zirconium-antimony oxide composite spheres towards strontium were drawn and analyzed. The breakthrough (tb) and saturation point (ts) of the column and the related capacities, qb and qs were calculated. From the analysis of curve, breakthrough (tb) and saturation point (ts) were found as 3125 and 6400 minutes, respectively. The breakthrough (qb) and saturation capacity (qs) at these points were calculated as 23.43 ve 47.98 mg.g-1, respectively.
Özet
Bu çalışmada, kolon kullanımına uygun yapıda zirkonyum-antimon oksit/PAN kompozit kürecikleri sentezlenmiştir. Sentezlenen küreciklerin stronsiyuma karşı adsorpsiyon davranışları dinamik koşullarda, kolon yöntemi ile deneysel tasarım yaklaşımı kullanılarak belirlenmiştir. Akış hızı, başlangıç derişimi ve yatak yüksekliği gibi temel parametrelerin stronsiyum adsorpsiyonu üzerindeki etkileri Box-Behnken Tasarımı kullanılarak incelenmiştir. Stronsiyum alım denemeleri merkez noktalarda 3 tekrar ile 15 adet denemenin yürütülmesi ile gerçekleştirilmiştir. İkili etkileşimler incelenerek söz konusu parametrelere bağımlılığı gösteren cevap yüzey grafikleri oluşturulmuştur. Bağımsız değişkenlerin regresyon analizi sonucunda R kare değerinin 0.995 olması, öngörülen değerler ile deneysel değerlerin %99.5 oranında uyumlu olduğunu göstermektedir. Ayrıca stronsiyum alımında, akış hızı (P-değeri=3x10-4), başlangıç derişimi (P-değeri=2x10-6), yatak yüksekliği (P-değeri=4x10-5) parametreleri ile bütün ikili etkileşimlerin istatistiksel olarak önemli olduğu bulunmuştur. Maksimum adsorpsiyon kapasitesinin (11.00 mg.g-1), 0.20 mL.dak-1 akış hızında, 100 mg.L-1 başlangıç derişiminde ve 1 cm yatak yüksekliğinde gerçekleştiği tespit edilmiştir. Zirkonyum-antimon oksit/PAN küreciklerinin stronsiyuma karşı breakthrough (kırılma) eğrisi çizilip analiz edilerek, kolonun sızdırma (tb) ve doyma noktası (ts) ile bu noktalardaki kapasiteleri qb ve qs hesaplanmıştır. Kırılma eğrisinin analizi sonucunda, sızdırma (tb) ve doyma noktası (ts) sırası ile 3125 ve 6400 dakika olarak bulunmuş, bu noktalardaki sızdırma (qb) ve doyma kapasitesi (qs) ise sırasıyla 23.43 ve 47.98 mg.g-1 olarak hesaplanmıştır.