Dimetilglioksim ile modifiye edilmiş Pyracantha coccinea biyokütlesi ile sulu çözeltilerden metilen mavisi boyarmaddesinin giderimi

Abstract

Bu çalışmada, doğal bir biyokütle olan P. coccinea, sulu çözeltilerden Metilen Mavisi (MM) boyarmaddesinin uzaklaştırılmasında biyosorpsiyon özelliklerinin artırılması amacıyla dimetilglioksim (DMG) ile modifiye edilmiştir. Modifiye biyokütlenin biyosorpsiyon potansiyeli kesikli ve sürekli sistemlerde incelenmiştir. Kesikli sistemde MM biyosorpsiyonu üzerine başlangıç pH'ı, biyokütle dozajı, sıcaklık, temas süresi, başlangıç boyarmadde derişimi ve iyonik şiddetinin etkileri araştırılmıştır. En yüksek MM biyosorpsiyon verimi pH 7,0 ve 1,6 g/L biyokütle dozajında elde edilmiştir. Biyosorpsiyon kapasitesi sıcaklığın artmasıyla azalmış ve biyosorpsiyon dengesine 45oC'de 15 dk içinde ulaşılmıştır. Modifiye biyokütle ile MM biyosorpsiyonu yalancı-ikinci-dereceden kinetik modeline uyum sağlamıştır. İyonik şiddet, modifiye biyokütlenin biyosorpsiyon verimini, incelenen üç sıcaklıkta da çok az azaltmıştır. Denge verileri Langmuir, Freundlich ve Dubinin ? Radushkevich (D-R) izoterm modelleri ile değerlendirilmiş ve MM biyosorpsiyonu için en iyi modelin Langmuir izotermi olduğu bulunmuştur. Modifiye biyokütlenin tek tabakalı biyosorpsiyon kapasitesi 15oC'de 6,93x10-4 mol/g (246,63 mg/g)'dır. Sürekli sistem biyosorpsiyon çalışmaları, akış hızı ve biyokütle miktarının fonksiyonu olarak gerçekleştirilmiştir. Modifiye biyokütle ile MM biyosorpsiyonu düşük akış hızı lehinedir ve kolon çalışmaları için optimum biyosorbent miktarı 0,03 g'dır. Modifiye biyosorbent hemen hemen %100 rejenerasyon potansiyeli ile boyarmadde biyosorpsiyon/desorpsiyon döngülerinde 20 kez başarılı bir şekilde tekrar kullanılmıştır. Modifiye biyokütle, kırılma noktası çalışmaları sürecince 2000 dk'ya kadar çok iyi performans (%100 biyosorpsiyon verimi) göstermiştir ve sentetik atıksu koşullarında da etkili bir şekilde kullanılmıştır. Modifiye biyokütle yüzeyindeki bazı fonksiyonel grupların MM biyosorpsiyonunda önemli bir rol oynadığı bulunmuştur. Sonuç olarak DMGMB, sulu çözeltilerden MM'nin uzaklaştırılmasında düşük maliyetli, etkili ve tekrar kullanılabilir bir biyokütle adayı olarak düşünülebilir.

In this study, a natural biomass, P. coccinea, was modified with DMG in order to enhance its biosorption properties for the removal of MM dye from aqueous solutions. The biosorption potential of the modified biomass was investigated in the batch and continuous systems. The effects of initial pH, biomass dosage, temperature, contact time, initial dye concentration and ionic strength on MM biosorption were examined in the batch system. The maximum MM biosorption yield was obtained at pH 7.0 and 1.6 g/L biosorbent dosage. The biosorption capacity decreased with an increase in the temperature and the biosorption equilibrium was attained within 15 min at 45oC. The biosorption of MM onto the modified biomass was the best described by the pseudo-second-order kinetic model. Ionic strength sligthly decreased the biosorption yield of the modified biosmass at three temperatures studied. The equilibrium data were evaluated by Langmuir, Freundlich and Dubinin ? Radushkevich (D-R) isotherm models and the best model for MM biosorption was found to be Langmuir isotherm. The monolayer biosorption capacity of the modified biosorbent was 6.93x10?4 mol/g (246.63 mg/g) at 15oC. The continuous mode biosorption studies were carried out as functions of flow rate and biomass amount. The biosorption of MM onto the modified biomass tends to increase of lower flow rate and optimum biosorbent amount was 0.03 g for column studies. The modified biomass was successfully reused for 20 times in dye biosorption/desorption cycles with almost 100% regeneration potential. The modified biomass showed a very good performance (100% biosorption yield) up to 2000 min during of the breakthrough studies and also effectively used in synthetic wastewater conditions. The biosorption mechanism was investigated by FTIR and SEM analysis. The some functional groups on the modified biomass were found to play an important role in the biosorption of MM. Consequently, DMGMB could be a low-cost, effective and reusable candidate for the removal of MM from aqueous solutions.