Int. J. Chem. Technol. 2021, 5 (1), 33-41 Ece and co-workers DOI: http://dx.doi.org/10.32571/ijct.755761 E-ISSN: 2602-277X 33 International Journal of Chemistry and Technology http://dergipark.org.tr/ijct Research Article Silica-coated magnetic Fe 3 O 4 nanoparticles as efficient nano-adsorbents for the improvement of the vapor-phase adsorption of benzene Mehmet Şakir ECE 1,* , Sinan KUTLUAY 2 , Ömer ŞAHİN 2 1 Vocational High School of Health Services, Mardin Artuklu University, Mardin,47100, Turkey 2 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Siirt University, Siirt, 56100, Turkey Received: 21 June 2020; Revised: 13 April 2021; Accepted: 16 March 2021 *Corresponding author e-mail: sakirece@artuklu.edu.tr Citation: Ece, M. Ş.; Kutluay, S.; Şahin, Ö. Int. J. Chem. Technol. 2021, 5 (1), 33-41. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ABSTRACT This study focused on the preparation of silica-coated Fe3O4 (Fe3O4@SiO2) for the improvement of the vapor-phase adsorption of benzene. The Fe3O4@SiO2 was prepared via the co-precipitation method, while its characterization was carried out using FT-IR, SEM and BET surface area analyses. The experimental parameters were evaluated for the vapor-phase adsorption of benzene using response surface methodology (RSM). The Fe3O4@SiO2 adsorbed 197.50 mg g -1 of the vapor- phase benzene under the following optimum conditions: 39.93 min residence time, 13.57 mg l -1 initial benzene concentration and 26.87°C temperature. The vapor-phase adsorption mechanism of benzene on the Fe3O4@SiO2 was clarified by investigating the isotherms including Dubinin-Radushkevich (D-R), Freundlich and Langmuir, and the experimenatal data were well fitted to the D-R model. The vapor-phase adsorption kinetics of benzene on the Fe3O4@SiO2 was clarified by investigating the kinetics such as pseudo first-order (PFO) model and pseudo second-order (PSO) model, and the experimantal results obeyed the PSO model. This study demonstrated the application potential of magnetic Fe3O4@SiO2 as promising low-cost nano-adsorbent. Keywords: Fe3O4@SiO2 magnetic nanoparticles, response surface methodology, vapor-phase adsorption of benzene. Benzenin buhar-fazı adsorpsiyonunun iyileştirilmesi için etkili nano-adsorbentler olarak silika-kaplı manyetik Fe3O4 nanoparçacıkları ÖZ Bu çalışma, benzenin buhar-fazı adsorpsiyonunun iyileştirilmesi için silika-kaplı Fe3O4 (Fe3O4@SiO2) hazırlanmasına odaklandı. Fe3O4@SiO2 birlikte çökeltme yöntemi ile hazırlanırken karakterizasyonu FT-IR, SEM ve BET yüzey alanı analizleri kullanılarak gerçekleştirildi. Deneysel parametreler, yanıt yüzey metodolojisi (RSM) kullanılarak benzenin buhar-fazı adsorpsiyonu için değerlendirildi. Fe3O4@SiO2, aşağıdaki optimum koşullar altında 197,50 mg g -1 buhar-fazı benzeni adsorbe etti: 39,93 dakika kalma süresi, 13,57 mg l -1 başlangıç benzen konsantrasyonu ve 26,87°C sıcaklık. Benzenin Fe3O4@SiO2 üzerindeki buhar fazı adsorpsiyon mekanizması, Dubinin- Radushkevich (D-R), Freundlich ve Langmuir dahil izotermler incelenerek netleştirildi ve deneysel veriler D-R modeline iyi bir şekilde uyduruldu. Benzenin Fe3O4@SiO2 üzerindeki buhar-fazı adsorpsiyon kinetiği, sözde birinci-dereceden (SBD) model ve sözde ikinci dereceden (SİD) model gibi kinetikler incelenerek netleştirildi, ve deneysel sonuçlar SİD modele uydu. Bu çalışma, Fe3O4@SiO2'nin umut verici düşük maliyetli nano-adsorbent olarak uygulama potansiyelini gösterdi. Anahtar Kelimeler: Benzenin buhar-fazı adsorpsiyonu, Fe3O4@SiO2 manyetik nanoparçacıklar, yanıt yüzey metodu. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1. INTRODUCTION Benzene, one of the important volatile organic compounds (VOCs), is an important material in chemical processing industries. VOCs are important air pollutants because of such detrimental effects as allergic reactions, nausea, throat irritation, nose, eye and headache. Besides, they cause dangerous environmental problems such as photochemical smog, suspended particulate matter, stratospheric ozone depletion and global warming.