Ayçiçeği atığı mangan demir oksit kompozitinin boyar madde gideriminde kullanılması
Sunflower waste manganese iron oxide composite usage in dye removal
Yazar: DENİZ UYGUNÖZ
Danışman: PROF. DR. EMEK DERUN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Ayçiçeği küspesi = Sunflower meal ; Demir oksit = Iron oxide ; Rodamin = Rhodamine

Özet:
Endüstriyel faaliyetler sonucunda geçmişten bugüne artarak oluşan atıklar toprak, hava ve suya karışarak çevre kirliliğine sebep olmakta ve bunun yanı sıra canlıların sağlığına tehdit oluşturmaktadır. Çevre ve insan sağlığının korunmasında, enerji değerlendirilmesinde ve çevresel sorunların giderilmesinde atıkların farklı amaçlarla ve farklı endüstriyel sektörlerde değerlendirilmesi, günümüz gelişmiş sanayi faaliyetleri için büyük önem taşımaktadır.
Yüksek lisans çalışmasında, ayçiçeği atığı çeşitli ön işlemlerden geçirilip, sentezlenen mangan demir oksit bileşiği ile katkılanmıştır.  Mangan demir oksit ile oluşturulan kompozit, Kongo Kırmızısı (CR) ve Rodamin B (RhB) isimli toksik boyar maddelerin sulu çözeltilerden adsorpsiyonu için biyosorban olarak kullanılmıştır. Ham ayçiçeği atığı (AÇ), sentezlenen mangan demir oksit bleşiği (MDO) ve ayçiçeği atığı-mangan demir oksit kompoziti (AÇ-MDO), X- ışını Difraktometresi (XRD), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Termogravimetrik ve Diferansiyel Termal Analiz (TG/DTA) ve Brauner-Emmett-Teller Yüzey Alanı (BET) cihazı kullanılarak karakterize edilmiştir. Kongo Kırmızısı ve Rodamin B boyalarının adsorpsiyonuna, adsorban miktarı, sıcaklık, temas süresi ve başlangıç konsantrasyonu gibi parametrelerin etkisi incelenmiştir. Adsorpsiyon verilerinin kinetik ve izoterm modellemeleri uygulanarak en uygun modeller belirlenmiştir.
Kongo Kırmızısı adsorpsiyonu deneysel verileri Langmuir, Freundlich, Temkin ve Halsey adsorpsiyon izoterm modellerine uygulanmış ve en uygun izoterm modeli regrasyon katsayısı (R2) = 0,996 ile Freundlich ve Halsey modelleri olmuştur.  Kongo Kırmızısı adsorpsiyonuna yalancı – birinci derece, yalancı – ikinci derece ve Elovich kinetik modelleri uygulanmış ve adsorpsiyon verilerinin en uygun olduğu model regrasyon katsayısı (R2) = 0,999 ile yalancı – ikinci derece kinetik modeli olarak belirlenmiştir.  Adsorban sentezinde tarımsal atık kullanımıyla atık değerlendirmesi yapılması ve atık sulardan boyar madde arıtımıyla ekonomik ve çevresel açıdan yarar sağlanması, ayçiçeği atığı-mangan demir oksit kompozitinin düşük maliyetli adsorban olarak ileri uygulamalarda da kullanım alanının mümkün olduğunu kanıtlamıştır.

Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, ayçiçeği atığı, Kongo kırmızısı, Rodamin B, mangan demir oksit

Abstract:
Wastes, increasingly formed as a result of industrial activities from past to present, cause environmental pollution by mixing with soil, air and water, and also pose a threat to the health of living organisms. It is of great importance for today's advanced industrial activities that wastes are used for different purposes and in different industrial sectors, in the protection of environment and human health, in the evaluation of energy and in the elimination of environmental problems.
In this master's study, sunflower waste was subjected to various pre-treatments and doped with the synthesized manganese iron oxide compound. The synthesized composite was used as a biosorbent for the adsorption of toxic dyes named Congo Red (CR) and Rhodamine B (RhB) from aqueous solutions. Raw sunflower waste (SF), synthesized manganese iron oxide compound (MIO) and sunflower waste-manganese iron oxide composite (SF-MIO) were chracarterized by using X-ray Diffractometry (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Scanning Electron Microscope (SEM), Thermogravimetric and Differential Thermal Analysis (TG/DTA) and Brauner-Emmett-Teller Surface Area (BET) instrument. The effects of parameters such as adsorbent dosage, temperature, contact time and initial concentration on the adsorption of Congo Red and Rhodamine B dyes were investigated. The most suitable models were determined according to kinetic and isotherm models of the adsorption data. 
Experimental data of Congo Red adsorption were applied to Langmuir, Freundlich, Temkin and Halsey adsorption isotherm models, and the most suitable isotherm model was determined as Freundlich and Halsey models with regression coefficient (R2) = 0.996. Pseudo-first order, pseudo-second order and Elovich kinetic models were applied to the Congo Red adsorption and the model with the most suitable adsorption data was determined as the pseudo-second order kinetic model with the regression coefficient (R2) = 0.999. Application of waste evaluation by using agricultural waste in adsorbent synthesis and providing economic and environmental benefits with dye removal from wastewater have proven that sunflower waste-manganese iron oxide composite can be used in advanced applications as a low-cost adsorbent.


Keywords: Adsorption, sunflower waste, Congo red, Rhodamine B, manganese iron oxide