Reaktif kırmızı 195 boyar maddesinin sulu çözeltilerden kapya biber çekirdeği ile gideriminin yanıt yüzey metodu  ile optimizasyonu
Optimization of reactive red 195 dye removal from aqueous solutions onto capia pepper seeds by using response surface method
Yazar: EBRU DİNLER ALTINBAĞ
Danışman: DOÇ. DR. ELÇİN YILMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Su, tüm canlıların hayat döngüsü için en temel gereksinim kaynağıdır. Bu nedenle su kaynaklarının varlığı ve sürdürülebilirliği en önemli faktördür. Farklı kullanım alanlarından kaynaklı meydana gelen atıklar ortam sularının kirlenmesine sebep olmaktadır. Bu ortamların yeniden kullanılabilir düzeyde olması için bazı fiziksel, kimyasal ve biyolojik yöntemler uygulanmaktadır.  Bu yöntemler arasında adsorpsiyon, atık sulardaki boyaların giderilmesinde diğer yöntemlere nispeten tasarımının basitliği, ucuzluğu ve kolaylığı bakımından sık kullanılan ve tercih edilen yöntemdir.
 
Adsorpsiyon çalışmalarında en önemli etkenlerden birisi ise uygun adsorban maddenin tercih edilmesidir. Bu sebeple adsorbanın, verimliliği yüksek, ekonomik açıdan ucuz ve kolay ulaşılabilir olması gerekmektedir. 
Bu çalışmada özellikle gıda atıklarının değerlendirilebilmesi için kullanılan kapya biber çekirdeği Reaktif kırmızı 195 boyar maddesinin sulu çözeltilerden giderimi için kullanılmıştır. Bağımsız parametre olarak sıcaklık, pH ve adsorban dozajı gibi çeşitli parametrelerin etkisi incelenerek adsorpsiyon izoterm ve kinetik modelleri değerlendirilmiştir. Başlangıç boyar madde konsantrasyonu her deney için 100 ppm de sabit tutulup farklı sıcaklığı (20°C'de, 30°C'de, 40°C'de), pH'ı (1, 2, 3) ve adsorbanın dozajı (0.25g/100mL, 0.5g/100mL , 0.75g/100mL) değerlerinde 60 dakika temas süresinde gerçekleştirilmiştir. Bu deneysel çalışma sonucunda optimum proses parametreleri; sıcaklık 20°C, pH = 2 ve adsorban dozajı 0.75 g/100 mL olarak belirlenmiştir. Buna göre elde edilen Raektif kırmızı 195 boyar madde giderimi % 98,39 olarak bulunmuştur. 
Ayrıca deneylerden elde edilen veriler ile deneysel tasarım metodu uygulanarak optimizasyon gerçekleştirilmiştir. Bunun sonucunda optimum proses şartlarında; yapılacak deneyler ile en uyumlu izoterm model ve en uyumlu kinetik model belirlenmiştir. İncelenen izoterm modelleri arasında en uygun model en yüksek regresyon katsayısı (R2) ve en düşük standart sapma değeri ile Freundlich İzotermi olmuştur. Adsorpsiyon mekanizmaları için kinetik modelleri değerlendirildiğinde; incelenen kinetik modelleri arasında en uygun model en yüksek regrasyon katsayısı (R2) en düşük standart sapma değeri ile Yalancı 2. mertebeden kinetik model olarak bulunmuştur.

Abstract:
Water is the essential need for the life cycle of all living things. Therefore, the existence and sustainability of water resources is the most important factor. Wastes originating from different usage areas cause pollution of ambient waters. Some physical, chemical and biological methods are applied to make these environments reusable. Among these methods, adsorption is a frequently used and preferred method for the removal of dyes from wastewater in terms of simplicity of design, cheapness and ease compared to other methods.
 
One of the most important factors in adsorption studies is the choice of suitable adsorbent material economically cheap and easily accessible. In this study, capia pepper seed, which is especially used for the evaluation of food waste, was used for the removal of Reactive Red 195 dye from aqueous solutions. Adsorption isotherm and kinetic models were evaluated by examining the effect of various parameters such as temperature, pH and adsorbent dosage as independent parameters. Initial dyestuff concentration was kept constant at 100 ppm for each experiment and different temperatures (20°C, 30°C, 40°C), pH (1, 2, 3) and dosage of adsorbent (0.25g/100mL, 0.5g/100mL, 0.75g/100 mL) at a contact time of 60 minutes. As a result of this experimental study, the optimum process parameters; temperature was determined as 20°C, pH = 2 and adsorbent dosage was 0.75 g/100 mL. Accordingly, the Reactive Red 195 dyestuff removal obtained was found to be 98.39 %. 
In addition, optimization was carried out by applying the experimental design method with the data obtained from the experiments. As a result, in optimum process conditions; With the experiments to be carried out, the most compatible isotherm model and the most compatible kinetic model were determined. Among the examined isotherm models, the most suitable model was the Freundlich Isotherm with the highest regression coefficient (R2) and the lowest standard deviation value. When the kinetic models for adsorption mechanisms are evaluated; Among the kinetic models examined, the most suitable model was found to be the Pseudo 2nd order kinetic model with the highest regression coefficient (R2) and the lowest standard deviation value.