Yüzey modifiyeli şeker pancarı küspesi adsorbenti ile tekstil boyarmaddesi adsorpsiyonunun sürekli düzende çalışan dolgulu kolonda incelenmesi
Investigation of the adsorption of textile dyes by surface modified sugar beet pulp adsorbent in a continuous packed bed column system
Yazar: ZEYNEP ACAR YAZGI
Danışman: PROF. DR. ZÜMRİYE AKSU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında kurutulmuş şeker pancarı küspesi (ŞPK) ve bir katyonik yüzey aktif madde olan cetyl trimehylammonium bromide (CTAB) ile modifiye edilmiş şeker pancarı küspesi adsorbentlere tekstil atıksularında bulunan anyonik yapıdaki Remazol Black B (RBB) ve katyonik yapıdaki Methlene Blue (MB) boyarmaddelerinin adsorpsiyonu kesikli karıştırmalı ve sürekli düzende çalışan dolgulu kolon sistemlerde incelenmiştir. Kesikli sistem çalışmalarında kurutulmuş şeker pancarı küspesi adsorbenti ile yapılan çalışmada RBB ve MB'nun en yüksek kapasite ile adsorplandığı pH değerlerinin sırası ile 2 ve 8 olduğu görülmüştür. 20 g/L CTAB ile muame edilmiş şeker pancarı küspesi adsorbentine RBB adsorpsiyonunda en uygun pH değeri 2'den 8 e kaymıştır. Aynı adsorbentle MB adsorpsiyonunda ise en uygun çalışma pH değeri yine 8 olarak kalmıştır. Yine kesikli sistemde kurutulmuş ŞPK adsorbente RBB ve MB adsorpsiyonunda en uygun tanecik boyut aralığı 500–707 µm olarak bulunmuş ve diğer tüm çalışmalar bu boyut aralığında gerçekleştirilmiştir.
Sürekli düzende çalışan dolgulu kolon adsorpsiyon çalışmalarında 0.8 ml/dk akış hızında en yüksek kolon kapasite ve verim değerlerine ulaşıldığından diğer tüm çalışmalar 0.8 ml/dk akış hızında gerçekleştirilmiştir. Dolgulu kolonda RBB' nin kurutulmuş şeker pancarı küspesi adsorbente pH 2.0 ve pH 8.0 deki adsorpsiyonunda, besleme derişiminin kolon kapasitesine etkileri incelendiğinde, en yüksek kolon kapasite değerleri 500 mg/L besleme derişiminde sırasıyla 36.9 ve 2.6 mg/g olarak bulunmuştur. Aynı besleme derişiminde pH 8'de 20 g/L CTAB ile muamele edilmiş şeker pancarı küspesine RBB adsorpsiyonunda ise adsorpsiyon kapasitesi artarak 140.0 mg/g değerine ulaşmıştır. MB' nun pH 8.0' de kurutulmuş ve 20g/L CTAB ile muamele edilmiş şeker pancarı küspesine adsorpsiyonunda ise, yine 500 mg/L besleme derişiminde, en yüksek kolon kapasite değerleri sırasıyla 71.6 ve 0.97 mg/g olarak tespit edilmiştir. Sonuçlar CTAB ile muamelenin kurutulmuş ŞPK adsorbente RBB adsorpsiyon kapasitesini çok yüksek miktarda arttırdığını, aksine MB adsorpsiyonunu ise büyük ölçüde azalttığını göstermektedir. 
Dolgulu kolonda her bir boyarmaddenin kurutulmuş ya da CTAB ile muamele edilmiş ŞPK adsorbente adsorpsiyonunda çalışılan pH değerlerinde elde edilen denge verilerinin Langmuir ve Freundlich denge modellerine uyumu araştırılmış ve dengenin Langmuir modeline daha iyi uyduğu gözlenmiştir. Ayrıca deneysel kırılma eğrisi verileri ile kırılma eğrilerinin tahmininde Adams–Bohart, Thomas ve Yoon–Nelson modelleri kullanılarak, her modele ait kinetik sabitler bulunmuş ve kırılma eğrilerinin Thomas ve Yoon–Nelson modellerine daha iyi uyduğu saptanmıştır.

Abstract:
In this thesis study, the adsorption of anionic Remazol Black B (RBB) dye ions and cationic Methylene Blue (MB) dye ions, which are present in textile wastewaters on to dried sugar beet pulp and modified sugar beet pulp by cetyl trimehylammonium bromide (CTAB), a cationic surface active material, was investigated in batch stirred and continuous packed bed column systems. From batch system studies performed with dried sugar beet pulp adsorbent, for RBB and MB adsorptions optimum pH values were determined as 2 and 8, respectively. It was observed that the optimum pH value shifted to 8.0. when 20 g/L CTAB treated sugar beet pulp adsorbent was used for the adsorption of RBB. Optimum pH value of adsorption of MB onto the same modified adsorbent didn't change and remained at the same value. Again, optimum particle size range was found as 500-707 µm for the adsorption of RBB and MB onto dried sugar beet pulp adsorbent and all the studies were performed at this particle size range.
In continuous packed bed column studies, as the highest column capacity and yield values were reached at a flow rate of 0.8 ml/min, all other studies were carried out at this flow rate. When the adsorption of RBB on dried sugar beet pulp adsorbent was examined at pH 2.0 and 8.0, the effect of feed RBB dye concentration on the column capacity showed that the highest capacity values were determined as 36.9 and 2.6 mg/g, respectively at 500 mg/L feed concentration. At the same feed concentration column adsorption capacity reached to 140.0 mg/g in the adsorption of RBB to 20 g/L CTAB modified sugar beet pulp adsorbent at pH 8.0. For the adsorption of MB onto dried sugar beet pulp and 20 g/L CTAB modified sugar beet pulp at 8.0, the highest column capacity values were found as 71.6 and 0.97 mg/g, respectively, at 500 mg/L feed concentration. The results show that the treatment of dried sugar beet pulp with CTAB increased the adsorption capacity of RBB significantly, but decreased the adsorption capacity of MB importantly.
For the packed column studies, the suitability of Langmuir and Freundlich equilibrium models to the experimental data obtained for each dye-adsorbent system and for each pH value studied was examined and the results show that the Langmuir model defined each system more accurately. Besides, by using Adams-Bohart, Thomas and Yoon-Nelson models, breakthrough curves were predicted and kinetic parameters belonging to each model were optained for each dye-adsorbent system and for each pH value studied. The results showed that experimental data fitted to Thomas and Yoon-Nelson models more accurately.