Badem ve kestane kabuğu kullanılarak sulu çözeltilerden bentazon ve metalaxyl pestisitlerinin giderimi: Deneysel tasarım ile optimizasyon, adsorpsiyon kinetiği ve izoterminin incelenmesi

Abstract

Pestisitler, tarımcılıkta karşılaşılan problemlerden birkaçı olan yabancı otlar, böcekler ve mantarlar gibi zararlılara karşı, tarımsal ürünlerin kalitesini arttırmak ve tarımsal ürün kaybını minimum seviyede tutmak amacıyla 1940'lardan beri kullanılan kimyasallardır. Pestisitlerin kullanımı, dünya üzerindeki nüfus ve beslenme ihtiyacının artmasıyla, doğru orantılı olarak artmaktadır. Pestisitlerin bilinçsizce ve yoğun şekilde kullanılması nedeniyle tarım alanlarında oluşan pestisit süzülmesi ve sızması, ayrıca pestisit üretimi yapan endüstrilerin atık sularının dikkatsiz ve bilinçsiz şekilde çevreye salınımı sonucunda, su kaynaklarında pestisit kontaminasyonu oluşmaktadır. İlgili endüstrilerin atık sularında pestisit konsantrasyon seviyeleri zaman zaman 500 mg/L gibi yüksek ve tehlikeli değerlere ulaşabilmektedir. Sulu çözeltilerden atık giderimi için kullanılan birçok yöntem mevcuttur. Bu yöntemler arasında, adsorspsiyon yüksek verim ve kolay uygulanabilirlik avantajlarından dolayı en çok kullanılan prosestir. Adsorpsiyon proseslerinde adsorbentin ucuz ve etkili olması istenir. Adsorpsiyon proseslerinde aktif karbon en çok kullanılan adsorbenttir. Çok geniş yüzey alanına ve birçok organik kirletici için çok yüksek adsorpsiyon kapasitesine sahip olmalarına karşın ticari olarak üretilen aktif karbonlar oldukça pahalıdır. Bu nedenle gelecek vadeden ucuz alternatif adsorbentlerin bulunması araştırmacıların ilgisini çeken bir konudur. Bu çalışmada, Bentazon ve Metalaxyl pestisitlerinin sulu çözeltilerden adsorpsiyon yöntemi ile giderimi amaçlanmıştır. Pestisitlerin giderimi için alternatif adsorbentler olarak tarımsal atık olan kestane ve badem kabukları kullanılmıştır. Box-Behnken Deneysel Tasarım yöntemi uygulanarak, her bir pestisit ve adsorbent için, pH (2.0, 3.5 ve 5.0), adsorbent konsantrasyonu (1.0, 2.0 ve 3.0 g/50 ml), pestisit konsantrasyonu (25, 50 ve 75 mg/L) ve adsorpsiyon süresi (40, 80 ve 120 dakika) parametrelerinin adsorpsiyon üzerindeki etkileri incelenenmiş ve prosesin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Ayrıca modelleme çalışmaları gerçekleştirilmiş ve her bir adsorbent ve pestisit için en uygun adsorpsiyon kinetiği modeli ve izoterm modeli belirlenmiştir.

Pesticides are chemicals that have been used since 1940s for raising the food quality and minimize the loss of agricultural products against some of the problems in the agricultural industry such as weeds, insects and funguses. Due to its easy application and effectiveness in a short period of time, the usage of pesticides has been increased with the increase of world population which leads to nutritional requirements. Because of intensive and insensible usage of pesticides, they contaminate to the water resources in the consequences of run-off and percolation from agriculture field and also that careless and insensible disposal of wastewaters to environment by pesticide producers. Pesticide concentrations of wastewaters from those industries can sometimes reach up to high and dangerous levels such as almost 500 mg/L. There are a lot of methods for removal of pollutant wastes from aqueous solutions. Among those methods, adsorption is the most used process due to its high efficiency and ease of application. The adsorbent in the adsorption processes are required to be cheap and effective. Actived carbon is the most used adsorbent in the adsorption processes. Although actived carbon has very high surface area and high adsorption capacity for many organic pollutants, commercial activated carbon is very expensive. Therefore, finding out promising and cheap alternative adsorbents is an important subject that attracts researchers' intention.In the present study, removal of Bentazon and Metalaxyl pesticides from aqueous solutions by adsorption method is aimed. Agricultural wastes almond and chestnut shells are used as alternative adsobent for removal of the pesticides from aqueous solutions. By using Box-Behnken Experimental Design, affects of pH (2.0, 3.5 and 5.0), adsorbent concentration (1.0, 2.0 and 3.0 g/50 ml), pesticide concentration (25, 50 and 75 mg/L) and adsorption time (40, 80 and 120 minutes) on adsorption were investigated and optimizations of the adsorption processes were performed. Also, modelling studies were performed and the most suitable adsorption kinetic models and adsorption isotherm models were determined for each pesticide and adsorbent used.