Alüminyum ile modifiye edilmiş kil yüzeyinde asit boyaların ve karışımlarının tutulması
Retention of acid dyes and their mixtures onto aluminium modified clay
Yazar: FİLİZ OBAY
Danışman: PROF. DR. GÜLTEN ATUN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Anyonik organik maddeler olan asit boyalar tekstil atık sularındaki en problemli kirliliğioluştururlar. Killer yapısal negatif yük taşıdıklarından asit boyaları uzaklaştırmak içinadsorban olarak kullanılamazlar. İnorganik katyonlarla modifiye edilmiş killerden, asitboyaların uzaklaştırılması için düşük maliyetli uygun adsorbanlar olarak yararlanılabilir.Bu çalışmada, Al ile modifiye edilmiş çamaşırcı kili, hacimce % 50 lik asetondaki kilsüspansiyonunun alüminyum kloro hidrat çözeltisi ile kondüktometrik yöntemletitrasyonu ile hazırlanmıştır. Adsorpsiyon deneyleri; kil süspansiyonununsantrifüjlenmesinden sonra elde edilen katı fazın, asit boyalar olan eosin sarısı (EY),nylamin mavisi (NB) çözeltileri ve karışımları ile temas ettirilmesi ile gerçekleştirildi.Modifiye edilmeden önceki seyreltik kil süspansiyonlarının büyük hacimlerini kullanmak,bu materyallerin endüstriyel üretimleri açısından ekonomik değildir. Bu yüzden optimalkoşulları belirlemek için, adsorpsiyon yönteminin ve kil süspansiyonunun hazırlanmakoşullarının adsorpsiyon kapasitesi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Adsorbanlar kilmiktarı ve % 50 lik aseton hacmi değiştirilerek hazırlanmıştır. Adsorban kütlesinin,boyanın başlangıç derişiminin ve ardışık adsorpsiyonun adsorpsiyon kapasitesi üzerindekietkileri de araştırılmıştır. Al ile modifiye edilmiş kilin NB için adsorpsiyon kapasitesi EYden çok daha fazla bulunmuştur. Düşük derişimlerde her bir boya için adsorpsiyonkapasitesi çözeltideki diğer boya tarafından azaltılmıştır oysa yüksek konsantrasyonbölgesinde hidrofobik boya-boya etkileşimleri yüzünden artış gözlenmiştir. En uygunkoşul 10 ml % 50 lik aseton/1 g kil oranı için elde edilmiştir. EY için adsorpsiyon izotermieğrisi L tipidir oysa NB için iki kademeli bir eğri elde edilmiştir. Desorpsiyonincelemeleri adsorpsiyonun düşük derişimlerde irreversibl, yüksek derişimlerde isereversibl olarak gerçekleştiğini göstermiştir. Eğrinin ikinci kademesi sıcaklık arttığındakaybolmuştur.Adsorpsiyon verileri Freundlich ve Dubinin Radushkevich (D-R) izotermleri ile analizedilmiştir. Freundlich parametresi nin birden küçük değerleri Al ile modifiye edilmişadsorbanın bu çalışmada kullanılan asit boyalara ilgisinin yüksek olduğunu göstermiştir.D-R parametrelerinden NB için elde edilen ortalama adsorpsiyon enerjileri adsorpsiyonmekanizmasının düşük sıcaklıkta fiziksel adsorpsiyon, orta sıcaklıkta iyon değişimi veyüksek sıcaklıkta porlar içinde tanecik diffüzyonu ile yönetildiğini düşündürmektedir.Diğer taraftan, daha küçük EY molekülleri için enerji değerleri adsorpsiyonmekanizmasının her üç sıcaklıkta da başlıca por diffüzyonu olması gerektiğini gösterir.Dağılım katsayılarından türetilen denge sabitleri kullanılarak hesaplanan Gibbs serbestenerjisi değişimlerinin, D-R parametrelerinden hesaplanan ortalama adsorpsiyon enerjileriile tutarlı olduğu görülmüştür.x

Abstract:
Acid dyes which are anionic organic substances are the most problematic contaminants intextile waste water. Since clays carry structural negative charge they can not be used as aadsorbent for removing acid dyes. Clays modified by inorganic cations may be used assuitable low cost adsorbents for acid dye removal. In this study, Al-modified Fuller?sEarth has been prepared by adding Al-chlorhydrol solution to the clay suspension inacetone-water of 50 % v/v using conductometric titration method. Adsorption experimentswere performed by contacting solid phase obtained after centrifugation of clay suspensionwith the acid dye solutions of eosin yellow (EY), nylamin blue (NB) and their mixtures.The use of large volumes of dilute suspensions of pre-modified clays is uneconomical inview of an industrial production of these materials. Therefore, the effects of preparationconditions of clay suspension and adsorption methods on adsorption capacity were studiedin order to determine optimal conditions. The adsorbents were prepared by changingamount of clay and the volume of acetone of 50 %. The effects of adsorbent dosage, initialdye concentration and sequential adsorption on adsorption capacity were also investigated.Adsorption capacity of Al-modified clay for NB is much larger than those found for EY.At low concentration region, adsorption capacity for each dye is decreased by another inmixed solution whereas it increases at high concentration region because of hydrophobicdye-dye interactions. The most convenient condition is obtained for the ratio of 10 mlacetone 50 % / 1 g adsorbent. Adsorption isotherm curve for EY is L type while a curvewith two stages is obtained for NB. Desorption studies show that adsorption of NB isirreversible at low dye concentrations whereas dye molecules are reversibly adsorbedfrom high concentrations. Second stage of the curve disappears as temperature increased.Adsorption data were analyzed by using Freundlich and Dubinin Radushkevich (D-R)isotherm. Freundlich parameters n lower than unity show that Al-modified adsorbent hashigh affinity for acid dyes used in this study. Mean adsorption energies for NB obtainedfrom D-R parameters suggest that physical adsorption is dominant mechanism at lowtemperature, ion exchange mechanism affects on the adsorption at intermediate region andparticle diffusion in pores governs the adsorption at the highest temperature. On the otherhand, energy values for smaller EY molecules show that the mechanism of adsorptionshould be mainly pore diffusion at three temperatures.Gibbs free energy changes calculated using equilibrium constants derived fromdistribution coefficients consistent with the mean adsorption energies calculated from D-Rparameters.xi