Mezopor yapılı silika SBA-15 sentezi ve uranyum sorpsiyonunun kesikli ve dinamik sistemlerde incelenmesi

Bu çalışmada, oldukça düzenli hekzagonal yapıda, 5.83 nm çapında homojen gözenek boyut dağılımına ve 707.5 m2/g yüzey alanına sahip SBA-15 (Santa Barbara Amorphous) sentezlenmiştir. Sentezlenen malzemenin karakterizasyonu XRD, SEM, yüzey alanı ve porozite analizleri ile yapılmıştır. Karakterizasyonu yapılan adsorbanın uranyum adsorpsiyonunda kullanımı, kesikli ve sürekli yöntemlerle incelenmiştir. Kesikli yöntem için merkezi kompozit tasarım yöntemi ile deney tasarımı hazırlanmıştır. Hazırlanan tasarım modelinin ANOVA (analysis of variance) analizi yapılarak, model ile deneysel veriler karşılaştırılmıştır. Modelin önemlilik değerinin P<0.05 olması, modelin istatistiki olarak anlamlı olduğunu göstermektedir. Korelasyon katsayısının (R2) %96 olması, deneysel verilerle, denklem sonucu elde edilen değerlerin yüksek uyumluluğa sahip olduğunu göstermektedir. Uygulanan modele göre optimum adsorpsiyon koşulları; pH= 5.0, başlangıç uranyum derişimi 50.6 mg/L ve adsorban miktarı 0.002 g olarak bulunmuştur. Bu koşullardaki maksimum adsorpsiyon kapasitesi 196.15 mg/g olarak bulunmuştur. Adsorpsiyon mekanizmasının Langmuir izotermine uygunluğunun yüksek olduğu görülmüştür. Adsorpsiyonun kinetik incelemesinde, SBA-15' in uranyum adsorpsiyonunun pseudo ikinci dereceden modelle uyumlu olduğu görülmüştür. Sürekli yöntem için, laboratuvar ölçekli kolonlar yukarı akışlı olarak tasarlanmıştır. Kolon parametrelerinden kolon yüksekliğinin adsorpsiyona etkisi, 0.1 g ve 0.3 g SBA-15' e karşılık gelen 0.8 cm ve 2.4 cm yatak yükseklikleri, 0.250 ml/dak' lık akış hızı ve 50 mg/L' lik başlangıç uranyum derişimi ile incelenmiş ve kırılma eğrileri elde edilerek sızdırma kapasiteleri hesaplanmıştır. Akış hızının adsorpsiyona etkisi, 0.1 g SBA-15' e karşılık gelen 0.8 cm yatak yüksekliğinde ve 80 mg/L' lik başlangıç derişimi ile incelenmiş ve kırılma eğrileri elde edilerek sızdırma kapasiteleri hesaplanmıştır. Elde edilen kırılma eğrilerinin, yukarı akışlı sabit yataklı kolonlarda adsorpsiyon kapasitesini tanımlamakta kullanılan Bohart- Adams, Yoon-Nelson ve Thomas modellerine uygunluğu incelenmiştir.