Levrek balığı (Dicentrarchus labrax) pulu ve ticari hidroksiapatit ile acıd blue 121 boyarmaddesinin adsorpsiyonu

Abstract

Bu çalışmada, tekstil endüstrisinde kullanılan ve atıksuları ile alıcı ortama verilen Acid Blue 121 boyarmaddesi (AB 121)'nin Levrek Balığı (Dicentrarchus labrax) pulları (FS) ve ticari hidroksiapatit (CHAp)'e adsorpsiyonu kesikli bir sistemde incelenmiştir. AB 121'in FS'na ve CHAp'e adsorpsiyonunda optimum ortam koşulları; başlangıç pH'ı 2.0, sıcaklık 30oC, başlangıç AB 121 derişimi 300 mg/L ve adsorbent derişimi 1 g/L olarak belirlenmiştir. AB 121'in FS'na ve CHAp'e adsorpsiyonunda dengenin modellenmesi amacıyla verilere Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin–Radushkevich izoterm modelleri uygulanmış; AB 121'in FS'na ve CHAp'e adsorpsiyonuna ait denge verilerinin en iyi Langmuir izoterm modeli ile temsil edileceği sonucuna varılmıştır. Langmuir izoterm modelinden FS'nın ve CHAp'in AB 121'i maksimum tek tabaka adsorplama kapasiteleri sırasıyla 300.7 ve 291.5 mg/g olarak belirlenmiştir. Ayrıca, AB 121'in FS'na ve CHAp'e adsorpsiyonu denge verilerine Dubinin–Radushkevich izoterm modelinin uygulanması ile çalışılan adsorpsiyon sistemleri için adsorpsiyon serbest enerjileri 8 kJ/mol'den daha düşük bulunmuştur. Bu durum, AB 121'in FS'na ve CHAp'e fiziksel olarak adsorplandığının göstergesidir. AB 121'in FS'na ve CHAp'e adsorpsiyonu proseslerinin yalancı ikinci mertebe kinetik modeline çok iyi uyduğu belirlenmiştir. Ayrıca, AB 121'in FS'na ve CHAp'e adsorpsiyonunda iç ve dış difüzyonun etkili olduğu sonucuna varılmıştır. AB 121'in FS'na ve CHAp'e adsorpsiyonunda farklı sıcaklıklardaki veriler değerlendirilerek; ΔH, ΔG ve ΔS gibi termodinamik parametreler belirlenmiştir. AB 121'in FS'na ve CHAp'e adsorpsiyonun ekzotermik (ΔH<0), istemli (ΔG<0) ve katı/sıvı ara yüzeyinde yapısal değişim olmaksızın yürüyen (ΔS<0) sistemler olduğunu sonucuna varılmıştır. AB 121'in FS'na ve CHAp'e adsorpsiyonunda kullanılan adsorbentlerin adsorpsiyon öncesi ve sonrası karakterizasyonu için SEM, FT - IR, XRD, EDX ve BET analizleri yapılmış ve bulgular karşılaştırılmıştır. Ayrıca, kullanılan balık pullarından hidroksiapatit ekstraksiyonu gerçekleştirilmiş; elde edilen ekstraktın içeriğinin ticari hidroksiapatit ile aynı yapıda olduğu belirlenmiştir.

In this study, the adsorption of Acid Blue 121 dyestuff (AB 121), given into receiving waters with textile industry, onto European Seabass (Dicentrarchus labrax) scales (FS) and commercial hydroxyapatite (CHAp) were investigated in a batch mode. The optimum environmental conditions in AB 121 adsorption onto FS and CHAp were determined as 2.0 initial pH, 30oC temperature, 300 mg/L initial dye concentration and 1 g/L adsorbent concentration. Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin–Radushkevich isotherm models were applied to data in order to be correlated the equilibrium, it was concluded that the experimental data of AB 121 adsorption onto FS and CHAp could be best represented with Langmuir isotherm model. From Langmuir isotherm model; the maximum monolayer coverage adsorption capacities of FS and CHAp were determined as 300.7 and 291.5 mg/g, respectively. The free adsorption energies were found smaller than 8 kJ/mole with applying Dubinin–Radushkevich isotherm model for the studied adsorption systems. This case is an evidence that AB 121 was adsorbed onto FS and CHAp physically. It was determined that the processes of AB 121 adsorption onto FS and CHAp well fitted to pseudo second order kinetic model. Also, the internal and external diffusions were effective in the adsorption of AB 121 onto FS and CHAp. The thermodynamic parameters were determined by evaluating of data at different temperatures in AB 121 adsorption onto FS and CHAp. It was concluded that AB 121 adsorption onto FS and CHAp processes were exothermic (ΔH<0), spontaneous (ΔG<0) and systems occurring without any structural changes on solid/solution interface (ΔS<0). SEM, FT - IR, XRD, EDX and BET analysis were carried out for the characterizations of the used adsorbents before and after adsorption and the findings were compared. Also, the extraction of hydroxyapatite from European Seabass (Dicentrarchus labrax) scales were carried out; it was determined that the obtained extract had similar structure with the commercial hydroxyapatite.