Sulu çözeltilerden bazı boyar maddelerin gideriminde atık döküm kumlarının kullanımı
The use of waste fondry sands in the removal of some dyestuffs from aqueous solution
Yazar: GÜLTUĞ GAMZE KUTLU
Danışman: DOÇ. DR. SEMRA MALKOÇ ; PROF. DR. SEDEF DİKMEN
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Her gün büyümekte olan döküm endüstrisinden kaynaklanan ve bertaraf edilmesi ciddi bir sorun haline gelen atık döküm kumlarının, tekstil endüstrisinde yaygın olarak kullanılan katyonik boyar maddelerin gideriminde kullanarak farklı bir endüstri için katma değeri yüksek ürünlere dönüştürülmesi, doğal kaynaklarımızın korunmasına, hammadde tasarrufunun ve ekonomiye katkı sağlanmasına, çevrenin korunmasına ve atık miktarının azaltılmasına katkı getirecektir. Tez çalışmasında, katyonik türdeki Metilen Mavisi (MM), Kristal Violet (KV), Malaşit Yeşil (MY) ve Bazik Fuksin (BF) boyar maddelerinin kesikli bir sistemde atık döküm kumu (Numune 4) ve sistem kumu (Numune 5) üzerine adsorpsiyonu çalışılmıştır ve adsorpsiyon dengesi, adsorpsiyon termodinamiği ve adsorpsiyon mekanizmaları incelenmiştir. Bu kapsamda üç farklı sıcaklıkta (25, 35 ve 45 oC), farklı boyar madde çözeltisi başlangıç derişimlerinde adsorpsiyon testleri uygulanmıştır. Deneysel olarak elde edilen adsorpsiyon verilerine, iki parametreli (Freundlich, Langmuir, Dubinin-Radushkevich (D-R)) izoterm modelleri uygulanarak modellenmiştir ve izoterm sabitleri hesaplanmıştır. Her iki adsorbente ait denge verilerinin belirli hata sınırları içerisinde adsorpsiyon kapasiteleri açısından Langmuir İzoterm Modeline uygun olduğu görülmüştür. Başlangıç derişimi C0=500 mgL1 olan MY için Numune 4 ve Numune 5'in maksimum adsorplama kapasiteleri sırasıyla 41,01 ve 39,33 mgg1'dir. Farklı sıcaklıklarda elde edilen adsorpsiyon izotermleri kullanılarak adsorpsiyon Gibbs serbest enerjileri (ΔGº), entalpileri (ΔHº) ve entropileri (ΔSº) hesaplanmıştır. Hesaplamalara göre ΔGº değerlerinin her iki numune için de 25 °C ve 35 °C'de pozitif (ΔGº>0) değer aldığı, yani sürecin kendiliğinden oluşmadığı söylenebilmektedir. 45 °C'de ise ΔGº değerleri iki kum için de negatiftir (ΔGº<0). Dolayısıyla bu sıcaklık için sürecin kendiliğinden oluştuğu ve adsorpsiyonun fiziksel adsorpsiyon olduğu söylenebilir. Ayrıca, ΔHº değerlerinin Numune 4 ve Numune 5 için pozitif değerde olması (ΔHº>0) sistemin endotermik gerçekleştiğini göstermektedir.

Abstract:
Recycle of waste casting sand, which is a serious problem arising from the ever-growing casting industry, into high value-added products for a different industry by using it for the removal of cationic dyestuffs that are widely used in the textile industry, helps to protect our natural resources, save raw materials and contribute to the economy, and contribute to the environment will contribute to the conservation and reduction of waste. In the thesis study, the adsorption of cationic type Methylene Blue (MB), Crystal Violet (CV), Malachite Green (MG) and Basic Fuchsin (BF) dyestuffs on waste casting sand (Sample 4) and system sand (Sample 5) in a batch system was studied and adsorption equilibrium, adsorption thermodynamics and adsorption mechanisms were investigated. For this purpose, adsorption tests were performed at three different temperatures (25, 35 and 45 oC) at different initial concentrations of dyestuff solution. The experimentally obtained adsorption data were modeled by applying two-parameter (Freundlich, Langmuir, Dubinin-Radushkevich (D-R)) isotherm models and the isotherm constants were calculated. It was seen that the equilibrium data of both adsorbents were in accordance with the Langmuir Isotherm Model in terms of adsorption capacities within certain error limits.
Maximum adsorption capacities of Sample 4 and Sample 5 are 41.01 and 39.33 mgg1, respectively for MG with initial concentration C0=500 mgL1. Adsorption Gibbs free energies (ΔGº), enthalpies (ΔHº) and entropies (ΔSº) were calculated using adsorption isotherms obtained at different temperatures. According to the calculations, it can be said that the ΔGº values for both samples are positive (ΔGº>0) at 25 °C and 35 °C, that is, the process does not occur spontaneously. At 45 °C, ΔGº values are negative for both sands (ΔGº<0). Therefore, it can be said that the process occurs spontaneously for this temperature and the adsorption is physical adsorption. In addition, the positive values of ΔHº for Sample 4 and Sample 5 (ΔHº>0) indicate that the system is endothermic.