Removal of synthetic dyes from aqueous solutions using illite

Abstract

Son zamanlarda endüstride sentetik boyalara olan ihtiyaç artmaktadır. Bunlar toksik kimyasallardır ve sulu akımlara bırakılmaları önemli çevre problemlerine yol açmaktadır. Bu sebeple sentetik boyaların atık sulardan uzaklaştırılması gerekmektedir. Bu amaca ulaşmak için literatürde pek çok çalışma yürütülmüştür. Fakat bunlar yeterli olmayıp hala alternatif çözümlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu yüksek lisans tezinde, dört farklı sentetik boyanın (Metilen mavisi (MB), Metil moru (MV), Malahit yeşili (MG) ve Kongo kırmızısı (CR)) sulu çözeltilerden adsorpsiyon tekniği ile illit kullanılarak uzaklaştırılması çalışılmıştır. İllit ile farklı boyalar için elde edilen performanslar karşılaştırılırken çeşitli süreç değişkenlerinin etkileri de incelenmiştir. Çözeltinin pH değerinin süreç verimi üzerinde önemli etkisinin olduğu gözlenmiştir. En yüksek adsorpsiyon veriminin elde edildiği pH değerleri MB, MV and CR için sırasıyla 9,5, 9,5 ve 5,7 olmuştur. Kinetik çalışmalar sürecin MB, MV ve CR için 2 saatte, MG için 3 saatte dengeye ulaştığını göstermiştir. Çalışılan boyalar için verilerin görünür ikinci derece kinetik model ile uyumlu olduğu gözlenmiştir. Adsorpsiyon yüzdesi sıcaklıkla birlikte MB ve MG için artarken MV ve CR için azalmıştır. Buna ek olarak, ilgili veriler kullanılarak thermodinamik değişkenler hesaplanmış ve mekanizmanın detaylarına dair ek bilgilere ulaşılmıştır. İzoterm eğrileri sürecin çalışılan tüm boyalar için Tip 1 ile uyumlu olduğunu göstermektedir. Süreç verimi başlangıç boya derişiminden olumsuz etkilenirken adsorban dozundan olumlu şekilde etkilenmiştir. Farklı olarak adsorpsiyon kapasitesi adsorban dozundan olumsuz, boya derişiminden olumlu etkilenmiştir. Buna göre maksimum adsorpsiyon kapasitesi değerleri MB, MV, MG ve CR için sırasıyla 73,08, 116,91, 88,20 ve 61,02 mg·g-1 olmuştur. En yüksek adsorpsiyon kapasitelerine MV ile ulaşılmıştır. Denge verilerinin Langmuir izoterm modeli ile uyumlu olduğu tespit edilmiştir.Bu yüksek lisans tezinde illitin çeşitli sentetik boyaların sulu çözeltilerden adsorpsiyon tekniği ile giderimi sırasında kullanılabileceği gösterilmiştir. Çeşitli karşılaştırmalar yapılmış ve sürecin en yüksek verimlere ulaşabilmesi için gerekli şartlar belirlenmiştir.

Recently there is an increasing demand for the synthetic dyes in industry. These are toxic chemicals and their disposal to aqueous streams cause significant environmental problems. Therefore, synthetic dyes need to be removed from wastewaters. In order to reach this aim, several studies have been performed in the literature. However, they are not sufficient and alternative solutions are still required. In this MS thesis, removal of four different synthetic dyes (Methylene blue (MB), Methyl violet (MV), Malachite green (MG), and Congo red (CR)) from aqueous solutions by adsorption technique using illite was studied. While performances obtained with illite for different dyes were compared, effects of several process parameters were also investigated. The pH value of the solution was observed to have a significant effect on the process efficiency. The highest adsorption efficiencies were obtained at the pH values of 9.5, 9.5 and 5.7 for MB, MV, and CR, respectively. Kinetic studies showed that the process reached the equilibrium in 2 h for MB, MV and CR and 3 h for MG. The kinetic data were observed to follow the pseudo second order kinetic model for the dyes studied. Adsorption percentage increased for MB and MG, while decreased for MV and CR with temperature. Moreover, thermodynamic parameters were calculated using the relevant data and additional information was achieved on the details of the mechanism. Isotherm curves exhibited that the process was fitted with Type 1 for all dyes studied. Process efficiency was negatively influenced by initial dye concentration while positively affected by adsorbent dosage. Differently, adsorption capacity was negatively affected by adsorbent dosage while positively influenced by the dye concentration. According to this, maximum adsorption capacity values were 73.08, 116.91, 88.20, and 61.02 mg·g-1 for MB, MV, MG and CR, respectively. Highest adsorption capacities were obtained with MV. The equilibrium data were in good agreement with the Langmuir isotherm model. In this MS thesis, illite was shown to be able to be used during the removal of various synthetic dyes from aqueous solutions by adsorption technique. Several comparisons were performed and conditions needed to achieve the highest adsorption efficiencies were determined.