Doğal, sentetik ve manyetik zeolitler ile sulu çözeltilerden stronsiyum ve sezyumun adsorpsiyonu
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Üniversitesi, Nükleer Bilimler Enstitüsü, Medikal Fizik Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: AYŞENUR MURAT
Danışman: Gaye Özgür Çakal
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Medikal, endüstriyel ve nükleer alanlarda kullanılan iki önemli fisyon ürünü olan Sr ve Cs elementleri olası sızıntı veya kaza durumlarında insan ve çevre sağlığına olumsuz etkilere sahiptir. Bu sebeple Sr ve Cs'un özellikle sulardan arındırılması insan ve çevre sağlığı için kritik öneme sahiptir. Dünya Sağlık Örgütü verilerine göre içme sularındaki beta aktivitesi limiti 90Sr ve 137Cs için 10Bq/L'dir. Bu elementlerin sulardan uzaklaştırılması için adsorpsiyon işlemi ekonomik, kolay uygulanabilir ve pratik olması nedenleri ile öne çıkarmaktadır. Adsorbanların yapısı ve adsorpsiyon koşulları adsorpsiyon kapasitesini etkilemektedir. Gerçekleştirilen bu tez çalışmasında öncelikle doğal zeolit (klinoptilolit) (CL) ve demir kaynağı kullanılarak manyetik klinoptilolit kompoziti (MCL) sentezlenmiş, CL, MCL ve sentetik zeolitin (Z4A) minerolojik ve petrografik analizler ile karakterizasyonları yapılmış ve fizikokimyasal özellikleri belirlenmiştir. Adsorbanlar kullanılarak sulu çözeltilerden Sr2+ ve Cs+ uzaklaştırılmasında ortam koşullarının adsorpsiyona etkisi kesikli adsorpsiyon deneyleri ile incelenmiş ve optimum parametreler belirlenmiştir. Ayrıca adsorbanların termodinamik, kinetik ve izoterm modellemeleri araştırılmıştır. Kesikli adsorpsiyon deneyleri için belirlenen optimum koşullar başlangıç iyon derişimi 200 ppm olduğu durumda pH 8, katı-sıvı oranı 5g/L, temas süresi 120dk ve sıcaklık 25oC'dir. Adsorban materyallerin Sr+2 adsorpsiyonunda maksimum adsorpsiyon kapasiteleri CL için 84,0mg/g, MCL için 83,3mg/g ve Z4A için 250,0mg/g, Cs+ adsorpsiyonunda ise sırası ile 81,3mg/g, 85,5mg/g ve 263,3mg/g bulunmuştur. Sr2+ adsorpsiyonunda MCL Langmuir izotermine uyarken, CL ve Z4A'nın Freundlich izotermine uyduğu ve Cs+ adsorpsiyonunda ise CL Langmuir izotermine uyarken, MCL ve Z4A'nın Freundlich izotermine uyduğu görülmüştür. Yapılan kinetik incelemeler sonucunda Cs+'un uzaklaştırılması için CL kullanıldığında adsorpsiyon yalancı ikinci derece kinetik modele uyarken, Sr2+ ve Cs+'un uzaklaştırılması için kullanılan adsorbanlarla gerçekleşen diğer adsorpsiyonların zamandan bağımsız olduğu görülmüştür. Termodinamik incelemeler sonucunda Sr2+ ve Cs+ adsorpsiyonunun tüm adsorbanlar için spontan olarak gerçekleştiği, adsorpsiyona katyon değişimi ve elektrostatik etkileşimlerin etkisi olduğu görülmüştür. Hazırlanan 90Sr içeren radyoaktif sulu çözelti için optimum parametrelerde adsorpsiyon deneyleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak doğal, sentetik ve manyetik zeolitlerin sulu çözeltilerden stronsiyum ve sezyum kirliliğini gidermek için kullanılabileceği ve MCL'nin mıknatıs yardımıyla uzaklaştırılabileceği görülmüştür.