Sulu çözeltilerden bazı boyar maddelerin fizikokimyasal yöntemlerle giderimi
Removal of dyes from aqueous solutions by physicochemical methods
Yazar: M. HAMDİ KARAOĞLU
Danışman: DOÇ.DR. MEHMET DOĞAN
Balıkesir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Kinetik = Kinetics ; İzotermler = Isotherms

Özet:
Bu çalışmada sulu çözeltilerden bazı katyonik (maxilon yellow 4GL ve maxilon blue GRL) ve anyonik (reactive blue 221) boyar maddelerin fizikokimyasal yöntemlerle giderilmesi incelenmiştir. Fizikokimyasal yöntemler olarak adsorpsiyon, ileri oksidasyon ve elektrooksidasyon yöntemleri kullanılmıştır. Adsorpsiyon yönteminde, kaolinit yüzeyinde boyar maddelerin adsorplanmış miktarlarına pH, iyon şiddeti, sıcaklık, asit ve ısıl aktivasyonun; ve adsorpsiyon hızına karıştırma hızı, konsantrasyon, pH, sıcaklık, iyon şiddeti, asit ve ısıl aktivasyonun etkileri incelendi. İleri oksidasyon yönteminde boyar maddelerin renk giderim hızına H2O2 konsantrasyonunun, boyar madde konsantrasyonunun, katalizörün ve pH'nın etkileri; ve elektrooksidasyon yönteminde ise voltajın, akım şiddetinin, boyar madde konsantrasyonunun, pH'nın ve tuzların etkileri incelendi. Adsorpsiyon deneylerinden elde edilen sonuçlara göre: 1. katyonik boyar maddelerin adsorplanmış miktarının artan pH ile arttığı ve diğer taraftan anyonik boyar maddenin adsorplanmış miktarının azaldığı, 2. her üç boyar maddenin adsorplanmış miktarının artan iyon şiddet ile azaldığı, 3. katyonik boyar maddelerin adsorplanmış miktarının artan sıcaklık, asit aktivasyonu ve kalsinasyon sıcaklığı ile azaldığı ve diğer taraftan RB221'in adsorplanmış miktarının ise arttığı, 4. adsorpsiyon prosesinin katyonik boyar maddelerin adsorpsiyonu için endotermik ve RB221'in adsorpsiyonu için ise ekzotermik bir proses olduğu, 5. deneysel verilerin Langmuir adsorpsiyon izotermi ile oldukça iyi bir uyum içinde olduğu, 6. adsorpsiyon hızının her üç boyar madde için artan başlangıç boyar madde konsantrasyonu, pH, iyon şiddeti ve sıcaklıkla artarken karıştırma hızı ile değişmediği, 7. deneysel verilerin ikinci derece kinetik hız eşitliği ile uyum içinde olduğu, 8. adsorpsiyon ısısı değerlerinden adsorbat-adsorbent arasındaki etkileşimlerin fiziksel kaynaklı olduğu, 9. sulu çözeltilerden boyar maddelerin gideriminde kaolinitin kullanılabileceği, ve 10. boyutsuz ayırma faktörü yardımıyla sulu çözeltilerden boyar maddelerin gideriminde kaolinitin kullanılabileceği bulundu. İleri oksidasyon deneylerinden elde edilen sonuçlara göre: 1. her üç boyar madeninde renk gideriminin artan H2O2 konsantrasyonu ve katalizör miktarı ile arttığı, ve artan boyar madde konsantrasyonu ile azaldığı, 2. MY 4GL ve MR GRL'nin renk gideriminde artan pH ile önemli bir değişmenin olmadığı fakat RB221'in giderim miktarının arttığı ve, 3. deneysel verilerin pseudo birinci dereceden kinetik model ile uyum içerisinde olduğu bulundu. Elektrooksidasyon deneylerinden elde edilen sonuçlara göre ise: 1. tüm boyar maddelerin renk gideriminin artan voltaj, akım şiddeti ve tuz etkisi ile arttığı, ve artan boyar madde konsantrasyonu ile azaldığı, 2. MY 4GL ve MR GRL'nin giderim hızında artan pH ile önemli bir değişmenin meydana gelmediği ve diğer taraftan RB221'in giderim hızının azaldığı bulunmuştur.ANAHTAR KELİMELER: Adsorpsiyon, İleri oksidasyon, Elektrooksidasyon, Boyar Madde, İzoterm, Kinetik.

Abstract:
The removal and removal rates of cationic dyes such as maxilon yellow 4GL and maxilon blue GRL, and anionic dye such as rective blue 221 from aqueous solutions have been studied using adsorption, advanced oxidation and electro oxidation methods. In the adsorption process, the amount adsorbed of dyes on kaolinite surface was investigated as a function of pH, ionic strength, temperature, acid- and heat treatment; the adsorption rate as a function of stirring speed, dye concentration, pH, ionic strength, temperature, acid- and heat treatment. In advanced oxidation process, the removal rate of dyes was studied as a function of H2O2 and dye concentrations, catalyst and pH; in electro oxidation process, as a function of voltage, current strength, dye concentration, pH and salts. From adsorption experiments, it was found that 1. the amount adsorbed of cationic dyes increased with increasing pH, whereas that of anionic dye decreased with increasing pH; 2. the amount adsorbed of all dyes decreased with increasing ionic strength; 3. the amount adsorbed of cationic dyes decreased with increase in temperature, acid activation and heat treatment, and on the other hand, that of RB221 increased; 4. the adsorption process for cationic dyes was endothermic process and that of RB221 exothermic process; 5. the experimental data were correlated reasonably well by the adsorption isotherm of the Langmuir; 6. the adsorption rate for all dyes increased with increasing initial dye concentration, pH, ionic strength and temperature, but stirring speed had no an important effect; 7. the experimental data were correlated reasonably well by the second order kinetic equation; 8. the interactions between adsorbate and adsorbent from adsorption heat data were physical in nature; 9. kaolinite can be used for the removal of dyes from aqueous solutions; 10. the dimensionless separationfactor (RL) have shown that kaolinite can be used for removal of dyes. From the advanced oxidation data, it was found that 1. the color removal rate for all dyes increased with increasing H2O2 concentration and the amount of catalyst; and decreased with increasing dye concentration; 2. the pH increasing has no any important effect on the colour removal rate of MY 4GL and MRGRL, whereas that of RB221 increased; 3. the experimental data were correlated reasonably well by pseudo first order kinetic equation. Again, the electro oxidation experiments showed that 1. the color removal rate for all dyes increased with increasing voltage, current strength and salt effect, and decreased with increasing dye concentration; 2.) the pH increasing has no any important effect on the color removal rate of MY4GL and MRGRL, whereas that of RB221 decreased.KEY WORDS: Adsorption, Advanced oxidation, Electrooxidation, Dye, Isotherm, Kinetic.