Bazik blue 41 ve bazik red 46'nın kömürden elde edilen aktif karbon üzerine adsorpsiyonu
Adsorption of basic blue 41 and basic red 46 onto activated carbon prepared from coal
Yazar: ELVAN SULU
Danışman: PROF. DR. TÜRKAN KOPAÇ
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Adsorpsiyon kinetiği = Adsorption kinetic ; Aktif karbon = Activated carbon

Özet:
Bu çalışmada tekstil endüstrisinde kullanılan Basic Blue 41 (BB 41) ve Basic Red 46 (BR 46) boyar maddelerinin sulu çözeltiden adsorpsiyon yöntemi ile uzaklaştırılması incelenmiştir. Adsorpsiyon çalışmaları kesikli düzende çalışan tepkime kaplarında ortam pH'sında 25, 30 ve 350C sıcaklıklarda boyar madde çözeltilerindeki azalmanın belirlenmesiyle gerçekleştirilmiştir. Ticari aktif karbona (AC) alternatif olarak düşünülen kömürden fiziksel (PAC) ve kimyasal (CAC) aktivasyon sonucu elde edilen adsorbentler, boyar madde adsorpsiyonları açısından karşılaştırılmıştır. PAC, CAC ve AC BET yüzey alanları sırasıyla 52.6, 1325 ve 741 m2g-1 olarak bulunmuştur. En yüksek yüzey alanı 8000C'de hazırlanan CAC numuneleri ile elde edilmiştir.BB 41 ve BR 46 adsorpsiyonuna adsorbent hazırlama yöntemi (fiziksel, kimyasal aktivasyon), boyar madde başlangıç derişimi, sıcaklık etkileri çalışılmıştır. Adsorpsiyon deneyleri 25, 30 ve 35oC sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir. Deneysel adsorpsiyon denge verileri, Langmuir ve Freundlich izoterm modelleri kullanılarak analiz edilmiştir.Her bir izoterm için karakteristik parametreler hesaplanmıştır. Langmuir izoterm modeli bütün adsorpsiyon sistemleri için daha iyi uyum sağlamıştır.BB 41 için Langmuir izoterm modelinden belirlenen ve maksimum adsorpsiyon kapasitesinin bir ölçüsü olan Q0, 25, 30 ve 350C sıcaklıklarda sırasıyla, PAC için 96.4, 52.1 ve 54.7 mgg-1; CAC için 420.2, 427.4 ve 460.8 mgg-1; AC için 262.5, 283.3, 293.3 mgg-1 olarak bulunmuştur. BR 46 için ise Q0, 25, 30 ve 350C sıcaklıklarda sırasıyla, PAC için 62.7, 23.1 ve 19.6 mgg-1; CAC için 277.8, 307.7 ve 323.6 mg g-1; AC için 201.6, 215.1 ve 231.5 mgg-1 olarak bulunmuştur. Farklı yöntemlerle hazırlanan adsorbentler arasında maksimum adsorpsiyon kapasitesi kimyasal aktivasyonla hazırlanan adsorbentte elde edilmiştir. Sonuçlar, KOH ile muamele edilerek hazırlanan adsorbentin her iki boyar maddenin sulu çözeltiden uzaklaştırılmasında etkili olduğunu göstermiştir. Adsorpsiyon kinetiği için birinci ve ikinci mertebe kinetik modeller kullanılmıştır. Sonuçlar, kinetik verilerin yüksek r2 değerleri ile birinci mertebe modele daha uygun olduğunu göstermektedir.

Abstract:
In this study, removal of Basic Blue 41 (BB 41) and Basic Red 46 (BR 46) dyes commonly used in textile industry by adsorption technique from aqueous solutions was investigated. Adsorption experiments were conducted in a batch reactor at 25, 30, 35 0C temperatures and at natural medium pH, by following the aqueous phase concentration change of dyes in solution. Commercial activated carbon (AC), activated carbons prepared by physical (PAC) and chemical activation (CAC) from coal were compared in terms of their dye adsorption. The BET surface areas of PAC, CAC and AC samples were found as 52.6, 1325 and 741 m2 g-1, respectively. The highest surface area was obtained with the CAC samples prepared at 8000C.The effects of adsorbent preparation method (physical, chemical activations), initial dye concentration and temperature on BB 41 and BR 46 adsorption have been studied. The adsorption experiments were carried out isothermally at 25, 30 and 350C temperatures.The experimental adsorption equilibrium data were analyzed with the Langmuir and Freundlich isotherm models. The Langmuir isotherm model results gave better fits for all adsorption systems.For BB 41, the values of the maximum adsorption capacity, Q0, determined from the Langmuir adsorption isotherm model were found as 262.5, 283.3 and 293.3 mgg-1 for AC; 420.2, 427.4 and 460.8 mgg-1 for CAC; 96.4, 52.1 and 54.7 mgg-1 for PAC at 25, 30 and 35 0C, respectively. For BR 46, Q0 values were found as 201.6, 215.1 and 231.5 mgg-1 for AC; 277.8, 307.7 and 323.6 mgg-1 for CAC; 62.7, 23.1 and 19.6mgg-1 for PAC at 25, 30 and 35 0C, respectively. Amongst the activated carbon adsorbents prepared by different methods, the maximum dye adsorption capacity was obtained for the samples prepared by chemical activation. The results have shown that the activated carbon prepared from coal by KOH treatment was an effective adsorbent for the removal of both dyestuffs. The pseudo-first-order and the pseudo-second-order kinetic models were used to investigate the adsorption kinetics. The results have shown that the pseudo- first order kinetic model were in better agreement with the kinetic data with higher r2 values.