Katyonik boyaların ham ve modifiye haldeki çam talaşı ile adsorpsiyonu
Adsorption of cationic dyes using raw and modified pine sawdust
Yazar: MUHAMMED REHA YILDIZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKNUR ŞENTÜRK
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada doğal ve düşük maliyetli materyal olan çam talaşı ile Maxilon Red GRL ve Basic Yellow 28 boyarmaddelerinin bulunduğu sulu çözeltilerden adsorpsiyon yolu ile giderimi, kesikli ve sürekli sistem olarak araştırılmıştır. Katyonik Maxilon Red GRL ve Basic Yellow 28 boyalarının gideriminde denge çalışmaları için temas süresi, adsorbent dozajı, pH değeri, sıcaklık, iyonik kuvvet ve başlangıç boya konsantrasyonlarının etkisi araştırılmıştır. Çalışmada doğal çam talaşının yanısıra NaOH ve H2SO4 ile ön işlem uygulanmış modifiye talaş ile Maxilon Red GRL ve Basic Yellow 28 boyalarının adsorpsiyonu araştırılmıştır. Denge verilerini analiz etmek için Langmuir, Freundlich ve Temkin izotermleri kullanılmıştır. Adsorpsiyon prosesinin Freundlich izoterm modeline daha uygun olduğu görülmüştür. Langmuir izoterminde maximum adsorpsiyon kapasiteleri (qmax), Maxilon Red GRL için 29.940 mg/g ve Basic Yellow 28.571 mg/g olarak elde edilmiştir. Adsorbent karakterizasyonu için sıfır yük noktası, FTIR spektrumları, SEM ve EDX incelemeleri yapılmıştır. Kinetik incelemeleri için birinci dereceden, ikinci dereceden ve partikül içi difüzyon kinetik modelleri kullanılmıştır. Kinetik çalışmaları sonucunda kullanılan her iki boya, yalancı ikinci dereceden kinetik modele uyum göstermiştir. Termodinamik incelemelerinde Gibbs serbest enerjisi, standart entropi ve standart entalpi değerleri hesaplanmıştır. Maxilon Red GRL için gibbs serbest enerjisinin negatif, standart entalpi ve standart entropi değerlerinin pozitif olduğu belirlenmiştir. Basic Yellow 28 için gibbs serbest enerjisi, standart entalpi ve standart entropi değerlerinin negatif olduğu belirlenmiştir.
Sürekli sistemde akış hızı, boya konsantrasyonu ve adsorbent miktarı etkileri incelenmiştir. Sürekli sistem model incelemeleri sonucunda çalışılan boyalar için verilerin Thomas ve Yoon-Nelson modellerine uyum gösterdiği görülmüştür. Sürekli sistemde 10 cm yatak yüksekliğinde, 6 mL/dk akış hızında ve 100 mg/L başlangıç boya konsantrasyonunda elde edilen qe değeri Maxilon Red GRL için 483.32 mg/g, Basic Yellow 28 için 138.15 mg/g'dır. Yukardaki bulgular çam talaşının yüksek bir adsorpsiyon kapasitesi ile katyonik Maxilon Red GRL ve Basic Yellow 28 boya içeren sulu çözeltilerin arıtımında kullanılabileceğini göstermektedir.

Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, Çam talaşı, Kimyasal Önişlem, Katyonik boya, Azo grup, Maxilon Red GRL, Basic Yellow 28

Abstract:
In this study, Maxilon Red GRL and Basic Yellow 28 dyes removal from aqueous solutions with a pistachio shell, natural and low-cost material, were investigated by adsorption in a batch and a continuous system. The effect of contact time, adsorbent dosage, pH value, temperature, ionic strength, and initial dye concentrations were investigated for equilibrium studies to remove cationic Maxilon Red GRL and Basic Yellow 28 dyes. In this study, the adsorption of Maxilon Red GRL and Basic Yellow 28 dyes were investigated with both natural pine sawdust and pretreated pine sawdust with NaOH and H2SO4. Langmuir, Freundlich and Temkin isotherms were used to analyze equilibrium data. Maxilon Red GRL and Basic Yellow 28 dyes were suitable for the Freundlich isotherm model. Maximum adsorption capacities (qmax) for Langmuir isotherm were obtained 29.940 mg/g for Maxilon Red GRL and 28.571 mg/g for Basic Yellow 28. Characterization of adsorbent was carried out by determination of point of zero charge, Scanning electron microscope coupled with energy disperse X-ray (SEM-EDX), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). First-order, second-order and intra-particle diffusion kinetic models were used for kinetic studies. Both dyes used as a result of the kinetic studies showed the best agreement with the pseudo-second kinetic model. Gibbs free energy, standard entropy, and standard enthalpy values were calculated from thermodynamic studies. Gibbs free energy was found as a negative for Maxilon Red GRL but standard enthalpy and standard entropy values were found as a positive. For Basic Yellow 28, Gibbs free energy, standard enthalpy, and standard entropy values were found as a negative. 
The effects of flow rate, dye concentration and adsorbent amount on the continuous system were investigated. As a result of continuous system model investigations, Thomas and Yoon-Nelson models were compatible for both dyes. In the continuous system, the adsorption capacities were found as 483.32 mg/g for Maxilon Red GRL and as 138.15 mg/g for Basic Yellow 28. The above findings show that pine sawdust can be used with a high adsorption capacity for the treatment of aqueous solutions containing cationic Maxilon Red GRL and Basic Yellow 28 dyes. 

Key Words: Adsorption, Pine Sawdust, Chemical Pretreatment, Cationic dye, Azo group, Maxilon Red GRL, Basic Yellow 28