Nar çekirdeği ile sulu çözeltilerden anyonik boyar maddelerin giderim potansiyeli: Optimizasyon, kinetik, izoterm ve termodinamik çalışmalar

Abstract

Bu çalışmada, literatürdeki adsorbentlere alternatif, yeni ve etkin bir adsorbent olarak bir atık ürün olan nar çekirdeğinin kullanım potansiyelini ortaya çıkaran bir adsorpsiyon yöntemi ile anyonik boyaların sulu çözeltilerden uzaklaştırılması hedeflendi. Adsorpsiyon çalışmaları, sulu çözeltilerden Congo Red (CR) ve Remazol Brillant Blue R (RBBR) boyar maddelerinin giderimi amacıyla ilk kez bu çalışmada kullanılan nar çekirdeği ile yapıldı. Boya giderimi üzerine deneysel faktörlerin etkisi, yanıt yüzey yöntemi (Response Surface Methodology, RSM) kullanılarak incelendi. Bu yaklaşım kullanılarak, klasik tek değişkenli yöntemlere göre daha az sayıda deney ile daha kısa sürede en uygun adsorpsiyon koşullarını belirlemek mümkün oldu. Deneysel faktörlerin optimizasyonu, matematiksel eşitliklerle ifade edildi. Adsorpsiyon mekanizmasının incelenmesi ve hız kontrol basamağının belirlenmesi amacıyla; yalancı birinci dereceden, yalancı ikinci dereceden ve parçacık-içi difüzyon gibi kinetik modeller deneysel verilere uygulandı. Adsorbent/adsorbat arasındaki ilişkinin belirlenerek adsorpsiyon denge sisteminin tanımlanabilmesi için de Langmuir, Freundlich ve Temkin izoterm modelleri incelendi. Ayrıca, adsorpsiyon sürecinin doğasının tanımlanması için serbest enerji değişimi (∆G°), entalpi değişimi (∆H°) ve entropi değişimi (∆S°) gibi termodinamik parametreler hesaplandı. Adsorbent ile adsorbat iyonları arasında gerçekleşebilecek olası etkileşimlerin belirlenmesi ile adsorpsiyon mekanizmasının açıklanabilmesi için adsorbent yapısındaki fonksiyonel gruplar ve adsorbentin morfolojik özellikleri fourier dönüşümlü kızılötesi spektrofotometresi (Fourier Transform Infrared Spectrophotometry, FTIR) ve taramalı elektron mikroskobu (Scanning Electron Microscopy, SEM) ile analiz edildi.Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, Congo Red, Nar Çekirdeği, Remazol Brillant Blue R, Yanıt Yüzey Yöntemi.

In this study, it was aimed to remove anionic dyes from aqueous solutions by an adsorption method which revealed use potential of a waste product, pomegranate seed, as an alternative to conventional adsorbent in the literature, new and effective adsorbent. Adsorption studies were performed with the pomegranate seed used in this study for the first time in order to remove dyestuffs of Congo Red (CR) and Remazol Brillant Blue R (RBBR) from aqueous solutions. The effect of experimental factors on dye removal was investigated using response surface methodology (RSM). Using this approach, it was possible to determine optimum adsorption conditions in a shorter time with fewer runs than conventional univariate methods. The optimization of experimental factors was expressed by mathematical equations. For the purpose of examining the adsorption mechanism and to determine the speed control step; kinetic models such as pseudo first order, pseudo second order and intra-particle diffusion were applied to experimental data. Langmuir, Freundlich and Temkin isotherm models were examined in order to determine relationship between adsorbent/adsorbate and adsorption equilibrium system. In addition, thermodynamic parameters such as free energy change (ΔG°), enthalpy change (ΔH°) and entropy change (ΔS°) were calculated to define nature of the adsorption process. The morphological characteristics of adsorbent functional groups were analyzed by Fourier Transform Infrared Spectrophotometry (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM) in order to identify possible interactions between adsorbent and adsorbate ions, and to explain adsorption mechanism.Keywords: Adsorption, Congo Red, Pomegranate Seed, Remazol Brillant Blue R, Response Surface Methodology.