Çörek otu küspesinden hazırlanan biyosorbent yüzeyine boyar madde adsorpsiyonu

Abstract

Aktif karbon, geniş gözenekli yüzey alanına, ayarlanabilir gözenekyapısına ve yüzey kimyasına, inert veya indirgenmiş atmosferlerde yükseksıcaklıklarda iyi ısıl dayanıklılığa ve düşük asit-baz reaktivitesine sahip birmalzeme olduğundan dolayı birçok alanda kendisine kullanım alanı bulmaktadır.Son zamanlarda, aktif karbon eldesi için hammadde olarak hem doğrudanbiyokütle hem de atık biyokütle kullanılmaktadır. Biyokütleden elde edilen aktifkarbon, adsorpsiyon kapasitesinin iyi olması yanında yenilenebilir enerjikaynaklardan elde edilmesi gibi önemli bir özelliğe de sahiptir. Bu çalışmada,metilen mavisinin atık sulardan uzaklaştırılması için çörek otu küspesi atıkbiyokütlesinden geliştirilen biyosorbentin etkinliğini araştırılmıştır. Çörek otuküspesi atık biyokütlesi, kimyasal aktivasyon (ağırlıkça farklı oranlarda ZnCl2 ile)ve karbonizasyon (800 oC) teknikleriyle biyosorbent olarak geliştirilmiştir.Geliştirilen biyosorbent, BET, FTIR-ATR, SEM-EDX, XRD ve TGA cihazları ilekarakterize edilmiştir. Çeşitli şartlarda sentezlenen bu biyosorbentler arasındanBET ile belirlenen en yüksek yüzey alanına sahip olan aktif karbon örneği ile suluçözeltilerden boyar maddelerin giderimine ait çalışma yapılmıştır. Suluçözeltilerden metilen mavisi adsorpsiyonu, pH ve sıcaklık parametreleriyleincelenmiştir. Adsorpsiyon prosesinde aktif karbon yüzeyinde metilen mavisininadsorplanmış miktarının artan pH ve sıcaklıkla arttığı deneysel veriler sonucubulunmuştur. Deneysel veriler Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon izotermlerikullanılarak analiz edilmiş ve adsorpsiyon verilerinin Langmuir izotermi ileoldukça iyi bir şekilde uyum gösterdiği sonucuna varılmıştır. Adsorpsiyonölçümleri adsorpsiyon prosesinin çok hızlı ve fiziksel bir proses olduğunugöstermektedir. Boyar maddelerin giderim hızının pH ve sıcaklıktaki artış ilearttığı bulunmuştur. Metilen mavisinin adsorpsiyonu için entalpi değeri (ΔH⁰)30,63 kj/mol, entropi değeri (ΔS⁰) 0,21 kj/mol K olarak hesaplanmıştır.Adsorpsiyona ait bu termodinamik parametreler, adsorpsiyon işlemininendotermik doğasını doğrulamaktadır.

Since activated carbon has a wide porous surface area, adjustable porestructure and surface chemistry, good heat resistance at high temperatures in inertor reduced atmospheres and low acid-base reactivity, it finds its use in manyareas. Recently, both direct biomass and waste biomass are used as raw materialsfor the production of activated carbon. Activated carbon derived from biomass hasan important feature such as good adsorption capacity, as well as obtainingrenewable energy sources. In this study, the efficacy of biosorbent developedfrom black seed meal waste biomass for the removal of methylene blue fromwaste waters was investigated. Black seed meal waste biomass has beendeveloped as a biosorbent by chemical activation (with different ZnCl2 by weight)and carbonization techniques (800 ⁰C). The developed biosorbent wascharacterized by BET, FTIR-ATR, SEM-EDX, XRD and TGA devices. Amongthe biosorbents synthesized under various conditions, the study of removal ofdyestuffs from aqueous solutions was made with the activated carbon samplehaving the highest surface area determined by BET. The methylene blueadsorption from the aqueous solutions was examined by the pH and temperatureparameters. In the adsorption process, the adsorbed amount of methylene blue onthe activated carbon surface increased with increasing pH and temperature. Theexperimental data were analyzed using Langmuir and Freundlich adsorptionisotherms and it was concluded that the adsorption data were quite well matchedwith the Langmuir isotherm. Adsorption measurements show that the adsorptionprocess is a very fast and physical process. It was found that the rate of removal ofdyes increased with the pH and temperature increase. The enthalpy value (ΔH⁰)for the adsorption of methylene blue was calculated as 30.63 kj/mol and theentropy value (ΔS⁰) was calculated as 0.21 kj/mol K. These thermodynamicparameters of adsorption confirm the endothermic nature of the adsorptionprocess.