Bazı gıda atık maddelerinin boyar madde biyogiderim potansiyelinin optimizasyonu

Abstract

Boyar maddeler; uygulandığı malzemeye kalıcı olarak rengini veren, yoğun renklive karmaşık yapılı organik bileşiklerdir. Çeşitli endüstriyel alanlarda kullanılan sentetikboyalar çevreye, özellikle de su alanlarına deşarj edilen ciddi organik kirleticilerdir.Özellikle tekstil, ilaç, kozmetik, plastik, deri, boya, kağıt ve gıda endüstrilerinde kullanılanbu sentetik boyalar, ticari önemleri ve çevreye verilen zararları nedeniyle kapsamlı birşekilde incelenmiştir. Çevreye salınan bu organik kirleticiler, ekosistemdeki canlıorganizmalara zarar verir. Özellikle su fazına boşaltılan sentetik boyalar, toksisitelerinedeniyle sudaki organizmalara zarar verirler. Bu nedenle, bu boyaların sudanuzaklaştırılması büyük önem taşımaktadır. Membran ayırma, mantar renk giderme,pıhtılaşma, biyosorpsiyon, kimyasal oksidasyon ve adsorpsiyon gibi bazı farklı yöntemler,boyaların endüstriyel kalıntılardan uzaklaştırılması için kullanılabilir, ancak adsorpsiyontekniği hariç diğer yöntemlerin bazı dezavantajları vardır. Fizikokimyasal yöntemlerarasında çevre dostu bir yöntem olan adsorpsiyon tekniği; ucuzluk, esneklik, basitlik veişlem kolaylığı nedeniyle sentetik boyaların atık sulu ortamdan uzaklaştırılmasındaetkilidir. Boyar madde giderimi için portakal kabuğu, böğürtlen, karpuz kabuğu, kavunkabuğu, buğday kepeği, ayçekirdeği, şeker pancarı küspesi, yumurta kabuğu, mantaratıkları gibi birçok atık madde adsorban olarak kullanılmıştır. Ayrıca adsorpsiyonyönteminde temas süresi, çözelti başlangıç konsantrasyonu, sıcaklık, pH ve adsorbanmiktarı gibi birçok parametre araştırılmaktadır.Bu çalışmada; adsorpsiyon yöntemiyle sulu çözeltideki metilen mavisi ve eriokromsiyahı T boyar maddelerinin biyogideriminde çay atığı, muz kabuğu ve kestane kabuğununadsorban olarak kullanılabilirliği araştırıldı. Ayrıca bu çalışma, metilen mavisi ve eriokromsiyah T boyalarının adsorpsiyonunda etkili olan temas süresi, çözelti başlangıçkonsantrasyonu, sıcaklık, pH ve adsorban miktarı gibi parametrelerin etkisineodaklanmıştır. Deneysel çalışma koşulları merkezi kompozit tasarımı kullanılaraktasarlandı ve bu parametreler optimize edildi. Varyansın yanıtlarını ve analizini (ANOVA)tahmin etmek için merkezi kompozit tasarım kullanılarak bir regresyon modeli elde edildive model yeterliliğini kontrol etmek için uyum eksikliği testi kullanıldı. Kontrol edilen veönerilen kuadratik modelin deneysel tasarım verilerinden kaynaklandığı gözlenmiştir. Eldeedilen sonuçlara göre; parametrelerin hem tek başına hem de ikili etkileşimlerininadsorpsiyonu etkilediği tespit edildi. Artan pH değeri, sıcaklık, temas süresi ve başlangıçderişimi ve azalan adsorban miktarı ile metilen mavisinin adsorpsiyonun arttığıgözlenirken; artan başlangıç derişimi, sıcaklık, temas süresi, düşük pH değeri ve azalanadsorban miktarı ile kullanılan adsorbanların eriokrom siyahı T boyar maddesi içinadsorplama kapasitesinin arttığı tespit edildi. Boyar maddelerin biyogideriminde kullanılanmuz kabuğu, kestane kabuğu ve çay atığı adsorban maddelerinin adsorplama kapasitesi;metilen mavisi için kestane kabuğu>çay atığı>muz kabuğu olarak, eriokrom siyahı T içinmuz kabuğu>çay atığı> kestane kabuğu olarak bulundu.

Dyes are intense colored and complex organic compounds that permanently colorthe material to which it is applied. Synthetic dyes used in various industrial areas areserious organic pollutants which are discharged to the environment, especially to aquaticareas. These synthetic dyes, particularly used in the textile, pharmaceutical, cosmetics,plastic, leather, paint, paper and food industries, have been extensively studied due to theircommercial importance and damage to the environment. These organic pollutants releasedinto the environment harm the living organisms in the ecosystem. Especially the syntheticdyes discharged into the aquatic phase and they damage aquatic organisms due to theirtoxicity. Therefore, the removal these dyes from water is a great importance. Somedifferent methods, such as membrane separation, fungal decolorization, coagulation,biosorption, chemical oxidation and adsorption are usable for the removal of dyes fromindustrial residues but these methods (exception adsorption techniques) have possessdrawbacks. Among these physicochemical methods, adsorption technique which is ecofriendly method has effective for removal of synthetic dyes from the wastewater becauseof the cheapest, flexibility, simplicity and ease of process. Many waste materials such asorange peel, blackberry, watermelon peel, melon peel, wheat bran, sunflower seeds, sugarbeet pulp, egg shell, mushroom wastes have been used as adsorbent for dye removal. Inaddition, many parameters such as contact time, initial solution concentration, temperature,pH and adsorbent amount are investigated in the adsorption method.In this study; using the adsorption method, the usefulness of tea waste, banana peeland chestnut peel as adsorbent was investigated for biodegradation of methylene blue anderiochrome black T from the aqueous solution. Also, this study was focused on the effectof parameters such as contact time, solution initial concentration, temperature, pH andamount of adsorbent, which are effective in adsorption of methylene blue and eriochromeblack T dyes. Experimental working conditions were designed using central compositedesign. Experimental working conditions were designed using central composite designand these parameters were optimized. A regression model was derived using RSM topredict the responses and analysis of variance (ANOVA) and lack of fit test was used tocheck model adequacy. It was observed that the quadratic model, which was controlled andproposed, was originated from experimental design data.According to the obtained results; it was determined that both single and binaryinteractions of parameters affect the adsorption. It was observed that the adsorption ofmethylene blue increased with increasing pH value, temperature, contact time and initialconcentration and decreasing amount of adsorbent, it was found that the adsorbent capacityof the adsorbents used with increased initial concentration, temperature, contact time, lowpH value and decreasing amount of adsorbent increased for the eriochrome black T.Adsorption capacity of adsorbents were found for methylene blue as chestnut shell>teawaste>banana shell, for eriochrome black T banana shell>tea waste>chestnut shell.