rGO@ZnO Nanokompoziti Kullanılarak Sudan Fenolik Türevlerin Etkin Bir Şekilde Uzaklaştırılması

Torlak Y., ALTUNER E. E.

Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, cilt.19, sa.2, ss.409-428, 2026 (TRDizin)

Özet

Fenolik bileşiklerin neden olduğu çevresel kirlilik, toksik etkileri, kalıcılıkları ve endüstriyel atık sularda yaygın bulunmaları nedeniyle önemli bir sorun olmaya devam etmektedir. Bu çalışmada, indirgenmiş grafen oksit/çinko oksit (rGO@ZnO) nanokompoziti sentezlendi ve sulu çözeltilerden fenolün uzaklaştırılması için uygulandı. Malzemenin adsorpsiyon ve fotokatalitik performansı, pH, temas süresi, sıcaklık ve başlangıç fenol konsantrasyonunun etkileri incelenerek sistematik olarak değerlendirildi. Adsorpsiyon süreci, pH'a güçlü bir bağımlılık gösterdi ve 100 mg L⁻¹'lik başlangıç fenol konsantrasyonu için pH 5.0'da maksimum 68.0 mg g⁻¹ adsorpsiyon kapasitesine ulaşıldı. Fenol konsantrasyonunun 300 mg L⁻¹'e çıkarılması, adsorpsiyon kapasitesini 90.0 mg g⁻¹'e yükseltti. Kinetik çalışmalar, ilk 15 dakika içinde hızlı adsorpsiyonu ve 300-360 dakika içinde dengeye ulaşmayı gösterdi. Adsorpsiyon kapasitesi, sıcaklığın artmasıyla azaldı ve bu da ağırlıklı olarak fiziksel bir adsorpsiyon mekanizmasını düşündürmektedir. Doğal gün ışığı altında yapılan fotokatalitik deneyler, 700 mg L⁻¹ katalizör dozunda fenolün tamamen giderilebileceğini, optimum dozun ise 300 mg L⁻¹ olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca, artan güneş yoğunluğu nedeniyle öğleden önce yapılan ışınlamada daha yüksek bozunma verimlilikleri gözlemlenmiştir. Genel olarak, rGO@ZnO nanokompoziti, optimize edilmiş koşullar altında %100'e yaklaşan maksimum giderme verimliliği ile fenolün hem adsorpsiyonunda hem de fotokatalitik bozunmasında mükemmel performans göstermiştir. Bu sonuçlar, sentezlenen nanokompozitin fenol ile kirlenmiş suyun arıtılması için umut vadeden, uygun maliyetli ve çevre dostu bir malzeme olduğunu göstermektedir.
Environmental contamination caused by phenolic compounds remains a significant challenge due to their toxicity, persistence, and widespread occurrence in industrial wastewater. In this study, a reduced graphene oxide/zinc oxide (rGO@ZnO) nanocomposite was synthesized and applied for the removal of phenol from aqueous solutions. The adsorption and photocatalytic performance of the material were systematically evaluated by examining the effects of pH, contact time, temperature, and initial phenol concentration. The adsorption process exhibited strong pH dependence, with a maximum adsorption capacity of 68.0 mg g⁻¹ at pH 5.0 for an initial phenol concentration of 100 mg L⁻¹. Increasing the phenol concentration to 300 mg L⁻¹ enhanced the adsorption capacity to 90.0 mg g⁻¹. Kinetic studies indicated rapid adsorption within the first 15 min, reaching equilibrium within 300–360 min. The adsorption capacity decreased with increasing temperature, suggesting a predominantly physical adsorption mechanism. Photocatalytic experiments under natural daylight revealed that complete phenol removal could be achieved at a catalyst dosage of 700 mg L⁻¹, while 300 mg L⁻¹ was identified as the optimum dosage. Additionally, higher degradation efficiencies were observed during pre-noon irradiation due to increased solar intensity. Overall, the rGO@ZnO nanocomposite demonstrated excellent performance in both adsorption and photocatalytic degradation of phenol, with a maximum removal efficiency approaching 100% under optimized conditions. These results indicate that the synthesized nanocomposite is a promising, cost-effective, and environmentally friendly material for the treatment of phenol-contaminated water.