ZnO, Fe3O4 ve ZnO/Fe3O4 nanopartikülleri immobilize luffa sponge lifleri kullanılarak atık sulardan direkt mavi 15 azo boyar maddelerin giderilmesi; kinetik ve denge modellemesi

Abstract

Bu çalışmada Luffa sponge ve ZnO, Fe3O4 ve ZnO/Fe3O4 nanopartiküllerinin kullanımı ile oluşturulan membran formlarıyla (saf Luffa sponge, Luffa s.+ZnO, Luffa s.+Fe3O4, Luffa s.+ZnO/Fe3O4) Direkt Mavi 15 azo boyalarının sulardan uzaklaştırılması çalışılmıştır. Bu amaçla ilk olarak ZnO ve Fe3O4 nanopartikülleri yeşil sentez yöntemi ile Euphorbia amygdaloides'den kısmi olarak 149,5 kat ve 29,5 verimle saflaştırılan peroksidaz enzimi katalizörlüğünde elde edilmiştir. Sentezlenen nanopartiküllere yönelik karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. ZnO için 304 nm, Fe3O4 için 481 nm'de ölçüm alınmıştır. 30°C'de ZnO için pH 6,0 ortamı Fe3O4 için pH 8,0 ortamı optimum pH ortamları olarak belirlenmiştir. 5 mM ZnCl2 ve 1mM FeCl2-Fe2Cl3 konsantrasyonları ile maksimum nanopartikül sentezi sağlanmıştır. Nanopartiküllere ait SEM, FT-IR ve XRD ölçümleri alınmıştır. Acinetobacter calcoaceticus strain ve Pediococcus acidilactici bakterilerine karşı disk difüzyon metodu ile nanopartiküllerin antimikrobiyal aktivitesi bulunmuştur. Bu nanopartiküller kullanılarak saf Luffa sponge, Luffa s.+ZnO, Luffa s.+Fe3O4, Luffa s.+ZnO/Fe3O4 membran formları oluşturulmuştur ve SEM, FT-IR ve XRD karakterizasyonu yapılmıştır. Membran formları ile Direkt Mavi 15 azo boyasının adsorpsiyonu çalışılmıştır. Yapılan optimizasyon çalışmaları doğrultusunda optimum temas süresi 45 dk, optimum pH 8,0, optimum sıcaklık 20°C, optimum boya konsantrasyonu 200 mg/L, optimum Luffa sponge miktarı 0,025 gr olarak belirlenmiştir. Membran formları ile boyanın adsorpsiyonuna yönelik SEM, FT-IR ve XRD karakterizasyonu yapılmıştır. Her bir membran formu yapılan analizlerde farklı değerler sergilemekle birlikte birbirine yakın değerlerde sergilemişlerdir. Nanopartikül yüklü membran formları saf Luffa sponge membran formuna kıyasla avantaj sağlamıştır. Langmiur ve Freundlich adsorpsiyon izoterm, birinci ve ikinci dereceden reaksiyon kinetiği, termodinamik sabitlerin hesaplanması çalışmaları yapılmıştır.Anahtar Kelimeler: Remediasyon, Nanopartikül, Direkt Mavi 15, Luffa Sponge

In this study, removal of Direct Blue 15 azo dyes from water was worked with membrane forms (pure Luffa sponge, Luffa s.+Fe3O4, Luffa s.+Fe3O4, Luffa s.+ ZnO/Fe3O4) prepared by use of Luffa sponge and ZnO, Fe3O4 and ZnO/Fe3O4 nanoparticles. For this purpose, firstly ZnO and Fe3O4 nanoparticles were obtained with green synthesis method by catalyzed peroxidase enzyme purified from Euphorbia amygdaloides with 149,5 fold and 29,5% efficiency. Characterization studies for synthesized nanoparticles were carried out. Measurements were performed at 304 nm and at 481 nm for ZnO, Fe3O4, respectively. PH 6,0 environment for ZnO and pH 8,0 environment for Fe3O4 were determined as optimum pH environments at 30 °C. Maximum nanoparticle synthesis was achieved with concentrations of 5 mM ZnCl2 and 1 mM FeCl2-Fe2Cl3. SEM, FT-IR and XRD measurements of the nanoparticles were obtained. Antimicrobial activity of nanoparticles was found by disc diffusion method against Acinetobacter calcoaceticus strain and Pediococcus acidilactic bacteria. Pure Luffa sponge, Luffa s.+ZnO, Luffa s.+Fe3O4, Luffa s.+ZnO/Fe3O4 membrane forms were formed using these nanoparticles and SEM, FT-IR and XRD characterization of ones were performed. Adsorption of Direct Blue 15 azo dyes was studied with membrane forms. Optimum contact time, optimum pH, optimum temperature, optimum dye concentration, optimum Luffa sponge amount was found as 45 min, pH 8,0, 20 °C, 200 mg/L, 0,025 gr in line with the optimization studies, respectively. SEM, FT-IR and XRD characterization for adsorption of dye with membrane forms were made. Each membrane form was displayed both different values and similar values in the analyzes made. Nanoparticle loaded membrane forms provided advantages according to pure Luffa sponge membrane form. Langmuir and Freundlich adsorption isotherm, first and second order reaction kinetics, calculation of thermodynamic constants were carried out.Keywords: Remediation, Nanoparticle, Direct Blue 15, Luffa Sponge