Boyar maddelerin gideriminde değişik adsorbanların kullanımının araştırılması: Zeolit ve uçucu kül
An investigation on the use of different adsorbents for dyestuffs removal: Zeolite and fly ash
Yazar: VOLKAN ALTUNAY
Danışman: PROF. DR. AYŞENUR UĞURLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Uçucu kül = Fly ash ; Zeolitler = Zeolites

Özet:
Bu çalışmada tekstil atık sularından renk giderimi 2 farklı boya ve 2 farklı adsorban kullanılarak incelenmiştir. Çalışmanın 1. kısmında sentetik zeolit olan ZSM-5 zeolit ile Alizarin red'in giderimi incelenmiştir. ZSM-5 zeolitine NaOH ile şartlandırma ve NH4NO3 ile özütleme işlemleri yapılarak alkalin arıtma uygulanmıştır. Arıtılmış ZSM-5 zeolitinden film ve film tozu elde edilmiştir. Zeolitin yüzey alanı ve gözenek büyüklüğü tespitinde N2 gazı adsorpsiyonunun BET analizi ile değerlendirildiği yöntem kullanılmıştır. Alkalin arıtma sonucu dış yüzey alanı 62 den 291 m2 g-1 artış göstermiştir. Böylece daha kaliteli adsorban madde elde edilmiştir. Arıtılmış ZSM-5 zeolitinden film tozu elde edildikten sonra dış yüzey alanı 291 den 288 m2 g-1 azalma göstermiştir. ZSM-5 zeolitin BET analizi sonucu 8-9 nm aralığında değişen homojen mezo gözenek dağılımına sahip olduğu belirlenmiştir. Çalışmanın 2. kısmında ise sulu çözeltilerden reactive black 5' in adsorpsiyonla giderilmesi için uçucu kül kullanımının uygunluğunu belirlemek amacıyla farklı koşullar altında deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Çalışma esnasında Afşin-Elbistan Termik Santrali'nden alınan uçucu küller kullanılmıştır. Uçucu küller tarafından reaktif black 5' in adsorpsiyonu için kesikli çalışmalar yürütülmüştür. Çalışılan parametreler başlangıç reaktif black 5 konsantrasyonu, adsorban miktarı, temas süresi ve katı/sıvı oranıdır. Deneyler 5 farklı başlangıç reaktif black 5 konsantrasyonlarında (20, 50, 75, 100, 150 mg/L), 2 farklı katı/sıvı oranında (50, 100 g/L) kesikli olarak gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneylerde elde edilen veriler, Langmuir ve Freundlich izoterm modellerine uygulanmıştır. Deneysel verilerin adsorpsiyon izotermlerine göre değerlendirilmesi sonucunda adsorpsiyonun 100 g/L katı/sıvı oranı için Langmuir izotermine, 50 g/L katı/sıvı oranı için ise Freundlich izotermine uyduğu belirlenmiştir. Reactive black 5'in uçucu kül tarafından adsorplanma kinetikleri de incelenmiş olup, bu amaçla ikinci derece modele uygunluğu incelenmiştir. Reactive black 5'in adsorpsiyon hızlarının ikinci dereceden hız modeline uyduğu bulunmuştur.

Abstract:
In this study, color removal from the textile waste water has been analyzed with using two different dyes and two different adsorbents. In the first part of the experiment has been studied removal of alizarin red with synthetic zeolite ZSM-5. Alkaline treatment has been applied on ZSM-5 zeolite by performing conditioning treatment with NaOH and extraction treatment with NH4NO3. Film and film powder have been obtained from treated ZSM-5 zeolite. The method which evaluates the adsorption of N2 gas through BET analysis, has been used for ascertaining surface area and pore size of zeolite. As the result of alkaline treatment, the surface area has shown an increase of 291 m2 g -1 from 62 m2 g -1. In this way more quality adsorbent material has been obtained. After the obtaining film powder from treated zeolite ZSM-5 external surface area has shown a decrease of 288 m2 g-1 from 291 m2 g-1. According to the result of BET analysis it was determined, that ZSM-5 zeolite has got homogenous meso pore distribution changing 8-9 nm interval. In the second part of experiment, various operational parameters have been tested in order to determine the feasibility of fly ash to remove reactive black 5 from aqueous solutions. Afşin-Elbistan fly ash has been selected for adsorption studies. Batch experiments have been carried out for the adsorption of reactive black 5 onto fly ash. The operating variables studied were initial reactive black 5 concentration, adsorbent dosage, contact time and solid/liquid ratio. Experiments have been performed using the batch technique at five different initial reactive black 5 concentrations (20, 50, 75, 100, 150 mg/L), two different solid/liquid ratios (50, 100 g/L). Experimental data have been analysed using Freundlich and Langmuir adsorption isotherms. According to this data adsorption for 100 g/L solid/liquid ratio is well described with Langmuir isoterm model, adsorption for 50 g/L solid/liquid ratio is well described with Freundlich isoterm model. The kinetics of the adsorption have been also investigated and for this purpose one kinetic model namely the second order model has been investigated. It was found out that kinetics of adsorption process was best described by second order model.