Yüzey modifiyeli Rhizopus arrhizus ve şeker pancarı küspesinin anyonik ve katyonik boyarmadde biyosorpsiyonunda kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of the use of surface-modified Rhizopus arrhizus and sugar beet pulp for the biosorption of the anionic and cationic dyes
Yazar: GÜLŞAH ARSLAN
Danışman: PROF. DR. ZÜMRİYE AKSU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Biyosorpsiyon = Biosorption ; Metilen mavisi = Methylene blue ; Rhizopus arrhizus = Rhizopus arrhizus ; Yüzey modifikasyonu = Surface modification ; Şeker pancarı küspesi = Sugar beet pulp

Özet:
Bu tez çalışmasında reaktif boyarmaddelerden anyonik yapıdaki Remazol Black B (RBB) ve katyonik yapıdaki Methylene Blue (MB) boyarmaddelerinin sadece kurutulmuş ve farklı derişimlerdeki katyonik yapıdaki cetyl trimethylammonium bromide (CTAB) yüzey aktif maddesi ile muamele edilmiş Rhizopus arrhizus ve kurutulmuş şeker pancarı küspesi biyosorbentlerine adsorpsiyonu 25°C sıcaklıkta kesikli karıştırmalı sistemde incelenmiştir.RBB'nin sadece kurutulmuş R. arrhizus ve kurutulmuş şeker pancarı küspesi biyosorbentlerine adsorpsiyonunda en uygun çalışma pH değeri 2.0 olarak saptanmışken, 20 g/l CTAB ile muamele edilmiş R. arrhizus ve şeker pancarı küspesi adsorbent olarak kullanıldığında RBB için en uygun çalışma pH değerinin 8.0'e kaydığı gözlenmiştir. Kurutulmuş R. arrhizus ve şeker pancarı küspesi biyosorbentler için hem pH 2.0'de hem pH 8.0'de, 20 g/l CTAB'la muamele edilmiş R. arrhizus ve şeker pancarı küspesi biyosorbentler için pH 8.0'de başlangıç RBB derişiminin artmasıyla adsorpsiyon hız ve kapasitesinin belli bir değere kadar arttığı, adsorpsiyon veriminin ise azaldığı saptanmıştır. pH 2.0'de kurutulmuş R.arrhizus için en yüksek adsorpsiyon kapasitesi 435.0 mg/g iken, pH 8.0'de 20 g/l CTAB ile muamele edilmiş R. arrhizus için bu değer 125.0 mg/g bulunmuştur. pH 2.0'de kurutulmuş şeker pancarı küspesi için en yüksek adsorpsiyon kapasitesi 45.5 mg/g iken, pH 8.0'de 20 g/l CTAB ile muamele edilmiş şeker pancarı küspesiyle bu değer 333.3 mg/g olarak tespit edilmiştir. Buna göre, her iki biyosorbent için de biyosorbent yüzeyinin CTAB yüzey aktif maddesiyle kalıcı katyonik kaplanmasının çalışma pH'ını 2.0'den 8.0'e kaydırdığı ve şeker pancarı küspesinin pH 8.0'deki boyarmadde adsorpsiyon hız ve kapasitesini oldukça fazla arttırdığı söylenebilir.MB'nun sadece kurutulmuş ve 20 g/l CTAB ile muamele edilmiş R. arrhizus ve şeker pancarı küspesi biyosorbentlerine adsorpsiyonunda ise en uygun çalışma pH değeri 8.0 olarak saptanmıştır. Muamelesiz R.arrhizus ve şeker pancarı küspesi biyosorbentleri için en yüksek adsorpsiyon kapasitesi değerleri sırasıyla 224.1 mg/g ve 242.1 mg/g olarak gözlenmişken, 20 g/l CTAB ile muamele edilmiş R.arrhizus ve şeker pancarı küspesi biyosorbentler için bu değerlerin sırasıyla 58.1 mg/g ve 19.0 mg/g'ye düştüğü gözlenmiştir. Buna göre, her iki biyosorbent için yüzeyinin katyonik kaplanması katyonik yapıdaki MB'nun adsorplama hız ve kapasitesini büyük ölçüde düşürmüştür.Her bir kirletici-biyosorbent sistemi için, adsorpsiyon dengesinin matematiksel olarak tanımlanmasında Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon modelleri kullanılmış, model sabitleri hesaplanarak adsorpsiyon dengesinin hangi modele en iyi uyduğu belirlenmiştir. Ayrıca kinetik verilerin birinci ve ikinci derece ile doygunluk tipi kinetik modellere uygunluğu araştırılarak, her bir modele ait kinetik sabitler de bulunmuştur.

Abstract:
In this thesis study, biosorption of Remazol Black B (RBB), an anionic reactive dye and Methylene Blue (MB), a cationic dye, onto Rhizopus arrhizus and dried sugar beet pulp biosorbents prepared by only drying and by treating with cetyl trimethylammonium bromide (CTAB), a cationic surfactant, at different concentrations, was investigated in a stirred batch system at 25°C.For RBB adsorption, as the optimum pH values were determined as 2.0 by dried R. arrhizus and dried sugar beet pulp biosorbents, it was observed that the optimum pH value shifted to 8.0. when 20 g/l CTAB treated R. arrhizus and sugar beet pulp biosorbents were used. It was obtained that the adsorption rate and capacity increased to a certain value, and the adsorption efficiency decreased with increasing initial RBB concentration for both dried R. arrhizus and dried sugar beet pulp biosorbents at pH 2.0 and pH 8.0, and for both 20 g/l CTAB treated R. arrhizus and sugar beet pulp biosorbents at pH 8.0. While the highest adsorption capacity for dried R. arrhizus was determined as 435.0 mg/g at pH 2.0, and as 125.0 mg/g for 20 g/l CTAB treated R. arrhizus at pH 8.0, these values were figured out as 45.5 mg/g for dried sugar beet pulp at pH 2.0, and as 333.3 mg/g for the 20 g/l CTAB treated sugar beet pulp at pH 8.0. As a result, it can be said that permanent cationic coating of the biosorbent surface by CTAB surfactant shifted the working pH from 2.0 to 8.0 for both biosorbents and it increased the dye adsorption rate and capacity of sugar beet pulp much more significantly at pH 8.0.In MB adsorption by dried and 20 g/l CTAB treated R. arrhizus and sugar beet pulp biosorbents, the optimum working pH value was determined as 8.0. While the highest adsorption capacity values were determined as 224.1 mg/g and 242.1 mg/g, for the untreated R. arrhizus and sugar beet pulp biosorbents respectively, those values were decreased to 58.1 mg/g ve 19.0 mg/g for the 20 g/l CTAB treated R. arrhizus and sugar beet pulp biosorbents, respectively. As a result, the cationic coating of each biosorbent surface significantly reduced the adsorption rate and capacity of MB dye, which has a cationic structure .For each contaminant?biosorbent system, Langmuir and Freundlich adsorption models were employed to describe the adsorption equilibrium mathematically, the model constants were determined and the most suitable model describing the equilibrium data was chosen. Furthermore, the suitability of kinetic data to the first and second and saturation type kinetic models were investigated, and kinetic constants of each model were determined.