Manyetik fungal biyokütle ile boyar madde biyosorpsiyonu
Dyestuff biosorption with magnetic fungal biomass
Yazar: ABDULSAMEE M.K. ABUTAHA
Danışman: DOÇ. DR. PINAR AYTAR ÇELİK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji ve Biyogüvenlik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Dünya çapındaki nüfus artışı ve endüstriyel gelişmeye paralel olarak artan çevre kirliliği yaşam kaynaklarının daha fazla kirlenmesine neden olmaktadır. Boyarmaddelerin genellikle sentetik kökenli olması, karmaşık aromatik moleküler yapıları, birden fazla çift bağ ve farklı fonksiyonel gruplar içermesi boyarmaddelerin kararlı yapıda olmasını sağlamakta ve doğada biyolojik olarak bozunabilirliğini daha da zorlaştırmaktadır. Bu çalışmada; tufalden izole edilen Mucor circinelloides, alkalin koşullar altında ko-presipitasyon yöntemi kullanılarak manyetik hale getirilmiş (MagMC) ve bu manyetik biyokütle, tekstil endüstrilerinde boyarmadde olarak kullanılan Reaktif Turuncu 13 (RO13)'ün renk gideriminde kullanılmıştır. Bu manyetik fungal biyokütlenin doygunluk mıknatıslanma değeri 4,93083 emu/g olarak elde edilmiş ve bu manyetik biyosorbent ve boya yüklü manyetik biyosorbent için Brunauer Emmett-Teller (BET) yüzey alanı sırasıyla 7,88 ve 23,25 m2/g olarak elde edilmiştir. Bu bağlamda başlangıç pH'sı, biyokütle miktarı, çalkalama hızı, sıcaklık, denge süresi, boyarmadde konsantrasyonu etkisi gibi parametrelerin biyosorpsiyona etkileri incelenmiştir. Merkezi kompozit tasarım metodolojisi uygulandıktan sonra %95 güven aralığında tahmin edilen değerler ile 1,60 g/L MagMC'nin 34,95 °C'de RO13 boyar maddesini (339,86 ppm) 84,90 dakikada %93,476 oranında dekolorize edebileceği gösterilmiştir. Bu koşullarda deney tekrarlanmış olup boya giderimi %95,765 bulunmuştur. Ayrıca, söz konusu MagMC'nin 308 K'da RO13 için maksimum adsorpsiyon kapasitesi 400 mg/g'a ulaşmıştır. Manyetik biyosorbentin adsorpsiyon kinetiği ve izotermi incelenmiştir. Sonuçlar, MagMC tarafından RO13'ün adsorpsiyon işleminin, yalancı ikinci dereceden kinetik modeli ile daha uygun olduğunu göstermiştir. Adsorpsiyon izotermi Langmuir modeli ile daha çok uyum sağlamıştır. Biyosorpsiyona ait termodinamik bulgular, sürecin endotermik olduğunu göstermiştir. Bir diğer deyişle, sıcaklığın artması ile biyosorpsiyonun arttığı gösterilmiştir. Biyosorbent karakterizasyonu için FTIR, zeta potansiyeli, RAMAN, XRD ve SEM-EDS analizleri kullanılmıştır. Elde edilen veriler ışığında, söz konusu kurutulmuş manyetik biyokütlenin, sulu çözeltilerden RO13 boyarmadde gideriminde etkili bir şekilde kullanılabileceği kanısına varılmıştır.

Abstract:
The worldwide population growth and environmental pollution in parallel with industrial development causes more pollution of the source of life. Being synthetic origin of dyes and including complex aromatic molecular structures and more than one double bond and containing various functional groups ensures that a stable structure and nature, thereby leads to more difficult to biodegradability. In this study, Mucor circinelloides isolated from mill scale was magnetized (MagMC) by using the method of co-precipitation under alkaline conditions and the MagMC was utilized efficiently to remove reactive textile dyestuff such as Reactive Orange 13 (RO13). The value of saturation magnetization of this magnetic fungal biomass was obtained 4.93083 emu/g and Brunauer Emmett-Teller (BET) surface area for this untreated magnetic biosorbent and dye-loaded magnetic bisorbent were obtained as 7.88 and 23.25 m2/g, respectively. Experimental parameters as well as initial pH, biomass amount, rpm, temperature, contact time and dye concentration were investigated. After central composite design methodology was applied, predicted values obtained at 95% confidence interval indicated that MagMC (1.60 g/L) could adsorb RO13 dyestuff (339.86 ppm) at 34.95 °C with a yield of 93.476% in 84.90 minutes. In these conditions, the experiment was repeated and dye removal was found to be 95.765%. Furthermore, the maximum adsorption capacity of this MagMC for RO13 at 308 K reached 400 mg/g. The adsorption kinetic and isotherm of magnetic bisorbent were studied. The results showed that the adsorption process of RO13 by MagMC was more suitable with Pseudo-second-order kinetic model. The adsorption isotherm was fitted better with Langmuir model. Thermodynamic findings of biosorption have shown that the process is endothermic. In other words, it shows that biosorption increases with increasing temperature. FTIR, Zeta Potential, RAMAN, XRD and SEM-EDS analyses were utilized for biosorbent characterization. Finally, as a result of this study, the mentioned dried magnetic biomass can be used efficiently in aqueous solution to biosorption of Reactive Orange 13 (RO13) dyestuff.