Düşük maliyetli çevre dostu bir adsorbent olarak tarçın kabuğu ile sulu çözeltilerden anyonik ve katyonik boyaların giderilmesi için adsorpsiyon yöntemlerinin optimizasyonu
Optimization of adsorption methods for removing anionic and cationic dyes from aqueous solutions by cinnamon shell as a low cost eco-friendly adsorbent
Yazar: MELİSA GÜLER
Danışman: DOÇ. DR. DENİZ BİNGÖL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışması, bir atık olan tarçın kabuğunun indigo karmin (IC) ve malahit yeşili (MG) boyalarının sulu çözeltilerden gideriminde potansiyel bir adsorbent olarak kullanılabilirliğinin araştırılması amacıyla önerildi. Bu amaç doğrultusunda, adsorpsiyona etki eden faktörlerin adsorpsiyon kapasitesi ve boya giderim verimi üzerindeki etkileri, hem klasik tek değişkenli yöntemler hem de deneysel tasarım yaklaşımı ile incelendi. pH, başlangıç boya derişimi, adsorbent miktarı ve temas süresi gibi deneysel faktörlerin IC ve MG boyalarının tarçın kabuğu üzerine adsorpsiyon performanslarına etkileri incelendi. Adsorpsiyon kapasitesi ve boya giderim verimi, deneysel tasarım yaklaşımı olan merkezi kompozit tasarım (CCD)'ı içeren yanıt yüzey yöntemi (RSM) kullanılarak ikinci dereceden polinom modelleri ile tanımlandı. Ayrıca, adsorpsiyonda önemli etkileşimlerin ortaya konulması ve adsorpsiyon mekanizmasının belirlenmesi için çeşitli kinetik ve termodinamik çalışmalar gerçekleştirildi. Her iki boya için adsorpsiyon işlemi; adsorbent/adsorbat ara yüzeyinde artan rastgelelik (ΔSº>0) ile yürüyen, endotermik (ΔHº>0) bir süreç olarak tanımlandı. Ancak, IC adsorpsiyonunun istemsiz (ΔGº>0); MG adsorpsiyonunun ise istemli (ΔGº<0) olarak gerçekleştiği belirlendi. Adsorpsiyon doğası, adsorpsiyon bağlanma enerjilerinin uniform dağılım gösterdiğini varsayan Temkin izoterm modeli ile uyumluydu. Ayrıca, adsorpsiyon öncesi ve sonrası tarçın kabuğu örneklerinin karakterizasyonu Fourier dönüşümlü kızılötesi spektrometresi (FTIR) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri ile yapıldı ve adsorbat-adsorbent etkileşimleri açıklandı.

Abstract:
This thesis study was proposed to investigate use of cinnamon shell, a waste, as a potential adsorbent in removal of indigo carmine (IC) and malachite green (MG) dyes from aqueous solutions. For this purpose, the effects of the factors effecting the adsorption on the adsorption capacity and dye removal efficiency were examined by both conventional univariate methods and experimental design approach. The effects of experimental factors such as pH, initial dye concentration, adsorbent amount and contact time on the adsorption performance of IC and MG dyes on cinnamon shell were investigated. Adsorption capacity and dye removal efficiency were determined by second order polynomial models using response surface methodology (RSM) containing central composite design (CCD), an experimental design approach. In addition, various kinetic and thermodynamic studies were carried out to determine important interactions in adsorption and to determine the mechanism of adsorption. Adsorption process for both dyes; It was defined as an endothermic (ΔHº>0) process that ongoing with increasing randomness (ΔSº>0) on the adsorbent/adsorbate interface. However, IC adsorption was non-spontaneous (ΔGº>0); MG adsorption was determined as spontaneous (ΔGº<0). The nature of adsorption was in accordance with Temkin model, which assumed that adsorption binding energies were uniformly distributed. In addition, the characterization of cinnamon shell samples before and after adsorption was carried out by Fourier transformed infrared spectrometry (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) analysis and the adsorbate-adsorbent interactions were explained.