Serbest ve immobilize Saccharomyces cerevisiae ile remazol red RR tekstil boyası biyosorpsiyonunun incelenmesi
Investigation of remazol red RR biosorption textile dye with free and immobilised Saccharomyces cerevisiae
Yazar: CEREN SERAP AKIN
Danışman: PROF. MÜBECCEL ERGUN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu çalışmada, tekstil endüstrisi atıksularında sıkça karşılaşılan reaktif boyarmaddelerden Remazol Red RR'nin ortam koşullarına bağlı olarak ölü Saccharomyces cerevisiae mayası ile biyosorpsiyonu incelenmiştir. Çalışmanın birinci kısmında, hazırlanan karışımlarda temas süresinin başlangıç pH'ının, sıcaklığın, başlangıç biyokütle derişiminin ve başlangıç boya derişimlerinin adsorpsiyon hız ve verimine etkileri araştırılmıştır. Remazol Red RR için, belirlenen en uygun ortam koşulları pH 3, 100 ppm başlangıç derişimi ve 1 g/L biyokütle derişimi şeklindedir. En uygun sıcaklık 50 oC bulunmuş fakat işletme giderlerinin artmasını önlemek amacıyla optimum sıcaklık 25 °C olarak seçilmiştir. Bu koşullarda, biyokütlenin giderim etkinliği % 78,72 ve biyosorpsiyon kapasitesi 68,15 mg/g olarak bulunmuştur. Biyokütlenin ısı ile işlem görmesi, Remazol Red RR'nin biyosorpsiyon kapasitesini arttırırken; metanol, etanol ve NaOH ile işlem görmesi biyosorpsiyon kapasitesini azaltmıştır. S. cerevisiae mayasının üreme eğrisinin logaritmik fazından alınan biyokütle, durağan fazından alınan biyokütleye göre daha yüksek biyosorpsiyon kapasitesi göstermiştir. Remazol Red RR yüklenmiş biyokütleden boya iyonlarının desorpsiyonu için yapılan çalışmalarda boyanın biyokütleden uzaklaştırılmasının güç olduğu görülmüş, desorpsiyon verimi düşük bulunmuştur. En iyi sonuç NaOH çözeltisi ile yapılan desorpsiyon sonucunda % 51,71 olarak elde edilmiştir. Tekstil endüstrisi atık sularının içerisinde bulunması muhtemel olan tuzun Remazol Red RR'nin biyosorpsiyonunu olumsuz etkilediği görülmüştür. Remazol Red RR'nin S. cerevisiae ile biyosorpsiyonu Langmuir modeli, biyosorpsiyon kinetiği ise ikinci derecemsi hız modeli ile çok iyi açıklanmıştır. Aktivasyon enerjisi ise, 2,29 kcal.mol-1 olarak belirlenmiştir. Remazol  Red RR için biyosorpsiyon ısısı 5,889 kcal.mol-1 olarak hesaplanmıştır. Hesaplanan adsorpiyon ısısı biyosorpsiyon prosesinin, hem kimyasal hem de fiziksel adsorpsiyon içerdiğini ve endotermik olduğunu göstermektedir. Çalışmanın ikinci kısmında ise, Remazol Red RR'nin biyosorpsiyonu ponza taşına immobilize edilmiş S. cerevisiae ve sadece ponza taşı ile en uygun koşullarda gerçekleştirilmiştir. Ponza taşının biyosorpsiyon verimi oldukça düşük bulunmuştur.  İmmobilize edilmiş S. cerevisiae'nın aynı miktar S. cerevisiae kullanılarak yürütülen biyosorpyion deneylerine göre daha yüksek bir verimle gerçekleştiği görülmüş ve biyokütlenin giderim etkinliği % 78,72'den %81,70'e yükselmiştir. Ponza taşı su, HCl ve NaOH ile ön işleme tabi tutulmuştur. HCl ve NaOH ile muamele edilen ponza taşlarıyla oluşturulan immobilize biyosorbentlerin biyosorpsiyon verimliliğini arttırdığı ve sırasıyla % giderimi %81,70'ten, % 86,30'a ve % 86,43'e yükselttiği sonucu elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, depending on ambient conditions, biosorption of Remazol Red RR, frequently used reactive dyestuff in wastewater of textile industry, with dead Saccharomyces cerevisiae yeast is investigated. In first part of the study, the effects of contact time, initial pH, temperature, consantrations of initial biomass and initial dye to the adsorbtion rate and efficiency in prepared mixtures are investigated. Following are the optimum determinated ambient condions for Remazol Red RR; pH 3, 100 ppm initial concentration and 1 g/L biomass concentration. Optimum temperature is found as 50 oC, however, in order to avoid high operational expenses, optimum temperature is selected as 25 °C. Under such conditions, efficiency of biomass removal was found as % 78,72 and biosorption capacity was found as 68,15 mg/g. While thermal treatment process of biomass enhanced the biosorption capacity of Remazol Red RR, it reduced the biosorption capacity of methanol, ethanol and NaOH. Biomass taken from logarithmic phase of yeast S. cerevisiae's reproduction curve gave higher biosorption capacity compared to biomass taken from stable phase. In studies done for desorption of dye ions from Remazol Red RR loaded biomass, it was seen that removal of dye from biomass is difficult and desorption yield is low. Best result obtained by desorption with NaOH solution is %51,71. Biosorption of Remazol Red RR is negatively affected by possible salt in wastewater of textile industry. Biosorption of Remazol Red RR by S. cerevisiae was clearly explained by Langmuir model. Also, Biosorption kinetic is explained clearly by second-degree rate equation. Activation energy was determined as 2,29 kcal.mol-1. Biosorption heat for Remazol Red RR was calculated as 5,889 kcal.mol-1. Calculated adsorption heat indicates that biosorption process is endothermic and involve both chemical and physical adsorption.In second part of the study, biosorption of Remazol Red RR was carried out with pumice stone alone and S. cerevisiae immobilized on pumice stone under optimum conditions. Efficiency of pumice stone biosorption was found to be low. It was observed that biosorption of immobilized S. cerevisiae takes place with a higher efficiency compared to biosorption experiments carried out by using same amount of S. cerevisiae, and efficiency of biomass removal was raised from %78,72 to %81,70. Pumice stone water was pretreatment with HCI and NaOH. Immobilized biosorbents formed with pumice stones treated with HCI and NaOH enhanced the biosorption efficiency and % removal raised from % 81,70 to %86,3 and %86,43, respectively.