Aktive edilmiş biyoadsorbanlar ile sulu çözeltilerden boyar madde adsorpsiyonu

Abstract

Dünyanın en ciddi sorunlarından biri olan su kirliliğine neden olan boyar maddeler çeşitli yöntemlerle, özellikle adsorpsiyon yöntemiyle sulardan uzaklaştırılabilir. Bu durum bilim dünyasını adsorpsiyonu daha etkin olarak kullanmanın yollarını aramaya zorlamaktadır. Özellikle yüzeyde tutma işlemini gerçekleştiren adsorban, adsorpsiyon sürecini etkileyen en önemli faktör konumunda bulunmaktadır. Çevre dostu, ekonomik, etkili ve verimli olarak kullanılabilecek bir adsorbana ulaşmak amacıyla yapılan bu çalışmada, Üniversitemizin Erdoğan Akdağ Kampüsünden topladığımız, bölgemizde de bolca bulunabilen ve ayrıca adsorpsiyon çalışmalarında bu amaçla kullanılmamış olan alıç meyvesinin çekirdeği adsorban olarak seçildi. Hedef kirletici olarak boyar maddelerden biri olan metilen mavisi kullanıldı. İşlenmemiş alıç çekirdeğinin adsorpsiyon kapasitesinin düşük olması nedeniyle alıç çekirdeği sülfürik asit (H2SO4) ile aktive edilerek yeni bir biyoadsorban hazırlandı. Aktivasyon işlemi farklı süre, sıcaklık, asit derişimi ve asit/örnek oranı değerlerinde yapılarak optimum aktivasyon koşulları belirlendi. Alıç çekirdeğinin aktivasyonu için optimum koşullar: 6 saatlik süre, 85 oC sıcaklık, 18,20 M asit derişimi ve asit/örnek oranı ise 5:1 olarak belirlendi. Optimum koşullarda hazırlanan biyoadsorbanın karakterizasyonu FTIR, SEM, BET, Bohem Titrasyonu ve yüzey pH'ı (pHpzc) teknikleri kullanılarak yapıldı. Geliştirilen biyoadsorban kullanılarak sulu çözeltilerden Metilen Mavisi (MM) giderimi araştırıldı. Adsorpsiyon çalışmaları kesikli metotla yapıldı ve adsorpsiyon üzerine pH'ın, başlangıç boya derişiminin, sürenin, ortam sıcaklığının ve adsorban miktarının etkileri araştırıldı. Ayrıca adsorpsiyon izotermleri ve kinetiği üzerinde çalışılarak uygun izoterm ve kinetik modeller belirlendi. Desorpsiyon çalışmaları (rejenerasyon) yapılarak, geliştirilen biyoadsorbanın tekrar kullanılabilirliği araştırıldı. Çalışmalar sonucunda Metilen mavisinin hem Alıç çekirdeği (AÇ) hem de sülfürik asitle aktive edilmiş alıç çekirdeği (SAÇ) üzerine adsorpsiyon izotermlerinin Langmuir izotermine daha uygun olduğu belirlendi. Biyoadsorbanların adsorpsiyon kapasitesi AÇ ve SAÇ için sırayla 49,50 mg/g; 151,52 mg/g olarak hesaplandı. Adsorpsiyon kinetiğinin ise her iki adsorban için de yalancı ikinci derece kinetik modele uygun olduğu görülmüştür. SAÇ'ın tekrar kullanılabilirlik çalışmalarında beş kez tekrarlanan çalışmalar sonucunda adsorpsiyon yüzdesinin 99,87'den 98,81'e düştüğü görüldü. Geliştirilen biyoadsorbanın (SAÇ) MM' nin sulu çözeltilerden uzaklaştırılmasında etkin bir adsorban olarak kullanılabileceği gözlendi.

One of the most serious problems in the world, water pollution caused by dyestuffs can be removed from water by various methods, especially adsorption method. This forces the scientific world to search for ways to use adsorption more effectively. Particularly, adsorbent, which performs the adsorption process on the surface, is the most important factor affecting the adsorption process. This work was carried out in order to reach an adsorbent that can be used in an environmentally friendly, economical, effective and efficient way. The seeds of the hawthorn, which was collected from the Erdoğan Akdağ Campus of our University and which can be found abundantly in our region and which have not previously been used for this purpose in the adsorption studies, was chosen as the adsorbent. Methylene blue (MB), one of the staining materials, was used as the target contaminant. Due to the low adsorption capacity of the unprocessed hawthorn kernel, a new bioadsorbent was prepared by activating the hawthorn kernel with sulfuric acid (H2SO4). Optimum conditions were determined by performing the activation process at different time, temperature, acid concentration and acid/sample ratio values. Optimum conditions for the activation of the hawthorn kernel were: 6 hours duration, 85 oC temperature, acid concentration of 18,20 M and acid/sample ratio of 5: 1. Characterization of bioadsorbent prepared under optimum conditions was performed using FTIR, SEM, BET, Boehm titration and surface pH (pHpzc) techniques. MB removal from aqueous solutions was investigated using the developed bioadsorbent. Adsorption experiments were carried out by a cut-off method and the effect of pH, initial dye concentration, contact time, temperature and adsorbent dosage on adsorption was investigated. In addition, adsorption isotherms and kinetics were studied and appropriate isotherm and kinetic models were determined. Desorption experiments (regeneration) were carried out to investigate the reusability of the developed bioadsorbent. As a result of the studies, behavior of MB adsorption onto hawthorn kernel was fit to Langmuir isotherm and the maximum adsorption capacities of AÇ and SAÇ are 49.50, 151.52 respectively. The kinetics of adsorption is found to be appropriate for both pseudo second-order kinetic models for both AÇ and SAÇ. It has been observed that the adsorption percentage decreased from 99.87 to 98.81 as a result of five repetitive studies in SHK's reusability studies. It has been observed that the developed bioadsorbent (SAÇ) can be used as an effective adsorbent for removal of MM from aqueous solutions.