Sentetik iyon değiştirici reçineler kullanılarak sulu çözeltilerden bazı boyar maddeler ve Cr (VI) giderimi
Some dyes and Cr (VI) removal from aqueous solutions using synthetic ion exchange resins
Yazar: DENİZ ÜMMETOĞLU
Danışman: PROF. DR. EROL PEHLİVAN
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu araştırmada, kuvvetli anyonik Lewatit MP 600 ve Lewatit SR 7 iyon değiştirici reçineleri kullanılarak Brilliant Blue FCF ve Amaranth boyaları ve Cr (VI) giderimi gerçekleştirilmiştir. Kullanılan reçineler, boyaların ve Cr (VI)'nın sulu çözeltilerden gideriminde ideal bir tutucudur. Brilliant Blue FCF, Amaranth ve Cr (VI) giderimi için temas süresi, başlangıç derişimi, pH ve iyon değiştirici reçine miktarı gibi belirli parametrelerin denge çalışmaları üzerine etkisi incelenmiştir. Her iki reçine ile Brilliant Blue FCF ve Amaranth boyalarının giderimi için optimum pH 2-4 aralığında ve reçine miktarları 0.05 g olarak bulunmuştur. Lewatit MP 600 reçinesi ile Brilliant Blue FCF boya gideriminde optimum temas süresi 150 dk ve Amaranth boyası için optimum temas süresi 120 dk olarak bulunmuştur. Lewatit SR 7 reçinesi ile Brilliant Blue FCF gideriminde optimum temas süresi 180 dk olarak belirlenirken Amaranth boyası için 150 dk olarak belirlenmiştir. Her iki reçine ile Cr (VI) giderimi için optimum pH 2-5 aralığında, temas süresi 90 dk ve reçine miktarları 0.05 g olarak bulunmuştur. Denge çalışmalarında kısa sürede dengeye ulaşılması ve sulu ortamdan hızlı bir şekilde boyalar ve Cr (VI) giderimi, reçinelerin bu maddeleri tutma etkinliğinin yüksek olduğunu göstermiştir. Lewatit MP 600 ve Lewatit SR 7 reçinelerinin, boyaları ve Cr (VI) iyonlarını tutmasından önce ve sonrası için Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) ile reçinelerin karakterizasyonu ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile yüzey morfolojisi incelenmiştir. Bu boyaların ve Cr (VI)'nın sulu ortamdan giderim miktarlarının bulunması ve reçinelerin kapasite tayini için, dengede kalan boya ve Cr (VI) derişimlerine karşı reçine tarafından tutulan boya ve Cr (VI) grafikleri çizilmiştir. Grafiklere Langmuir, Freundlich, Dubinin-Raduskevich ve Scatchard adsorpsiyon izoterm modelleri uygulanarak reçinelerin kapasite tayini yapılmıştır. Langmuir izoterm modelinin Brilliant Blue FCF, Amaranth ve Cr (VI) giderimleri için daha uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Bu izoterme göre Lewatit MP 600 reçinesinin tutma kapasitesi Brilliant Blue FCF, Amaranth ve Cr (VI) için sırasıyla; 65.36, 51.81, ve 227.3 mg/g, Lewatit Sybron Ionac SR 7 reçinesinin tutma kapasitesi ise sırasıyla; 51.81, 65.79, ve 200.0 mg/g olarak hesaplanmıştır. Kinetik modellemeler yapılarak kullanılan reçineler için uygun model seçilmiştir. Brilliant Blue FCF, Amaranth ve Cr (VI) giderimleri için yalancı-ikinci-derece kinetik model, yalancı-birinci-derece kinetik modele göre daha uygun olmuştur. Elde edilen sonuçlardan, bu reçinelerin sulu çözeltilerden boyar maddelerin ve Cr (VI) ağır metalinin uzaklaştırılması için uygun reçineler olduğu görülür ve arıtma tesislerinde kullanılması önerilir.

Abstract:
In this study, Brilliant Blue FCF and Amaranth dyes and Cr (VI) removal were carried out using strong anionic Lewatit MP 600 and Lewatit SR 7 ion exchange resins. The resins used are an ideal sorbent for the removal of dyes and Cr (VI) from aqueous solutions. For Brilliant Blue FCF, Amaranth and Cr (VI) removal, the effects of certain parameters such as contact time, initial concentration, pH and amount of ion exchange resin on equilibrium studies were investigated. The optimum pH for Brilliant Blue FCF and Amaranth dyes with both resin was found to be in the range of 2-4 and the amount of the resin was 0.05 g. The optimum contact time for Lewatit MP 600 resin and Brilliant Blue FCF dye removal was 150 min, and Amaranth dye, the optimum contact time was 120 min. While the optimum contact time for Brilliant Blue FCF removal with Lewatit SR 7 resin was determined as 180 min and it was determined as 150 min for Amaranth dye. The optimum pH for Cr (VI) removal with both resins was found to be in the range of 2-5, the contact time was 90 minutes and resin amounts were 0.05 g. In equilibrium studies, reaching the equilibrium in a short time and removing dyes and Cr (VI) from the aqueous medium quickly showed that the efficiency of the resins to sorp these substances is high.  Characterization of resins by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and surface morphology by Scanning Electron Microscope (SEM) were investigated before and after Lewatit MP 600 and Lewatit SR 7 resins adsorb dyes and Cr (VI) ions.  In order to find the removal amounts of these dyes and Cr (VI) from the aqueous medium and to determine the capacity of the resins, the graphs of the dyes and Cr (VI) retained by the resin against the equilibrium dye and Cr (VI) concentrations were drawn seperately. The capacity of resins was determined by applying Langmuir, Freundlich, Dubinin-Raduskevich and Scatchard adsorption isotherm models to the graphs. It was concluded that the Langmuir isotherm model is more suitable for Brilliant Blue FCF, Amaranth and Cr (VI) removals for both resins used. According to these isotherms, the sorption capacity of Lewatit MP 600 resin for Brilliant Blue FCF, Amaranth and Cr (VI) was 65.36, 51.81, and 227.3 mg/g, respectively and the sorption capacity of the Lewatit Sybron Ionac SR 7 resin was 51.81, 65.79, and 200.0 mg/g, respectively. Appropriate models were selected for the resins used by making kinetic models. The pseudo-second-order kinetic model was more suitable than the pseudo-first-order kinetic model for Brilliant Blue FCF, Amaranth and Cr (VI) removals.  From the results obtained, it is seen that these resins are suitable for removing dyes and Cr (VI) from aqueous solutions and are recommended for use in treatment plants.