Çörek otu küspesinden hazırlanan biyosorbent yüzeyine boyar madde adsorpsiyonu
Dye adsorption onto biosorbent surface prepared from black seed meal
Yazar: EDA YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. YASEMİN TURHAN
Balıkesir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Aktif karbon = Activated carbon ; Çörekotu = Nigella

Özet:
Aktif karbon, geniş gözenekli yüzey alanına, ayarlanabilir gözenek
yapısına ve yüzey kimyasına, inert veya indirgenmiş atmosferlerde yüksek
sıcaklıklarda iyi ısıl dayanıklılığa ve düşük asit-baz reaktivitesine sahip bir
malzeme olduğundan dolayı birçok alanda kendisine kullanım alanı bulmaktadır.
Son zamanlarda, aktif karbon eldesi için hammadde olarak hem doğrudan
biyokütle hem de atık biyokütle kullanılmaktadır. Biyokütleden elde edilen aktif
karbon, adsorpsiyon kapasitesinin iyi olması yanında yenilenebilir enerji
kaynaklardan elde edilmesi gibi önemli bir özelliğe de sahiptir. Bu çalışmada,
metilen mavisinin atık sulardan uzaklaştırılması için çörek otu küspesi atık
biyokütlesinden geliştirilen biyosorbentin etkinliğini araştırılmıştır. Çörek otu
küspesi atık biyokütlesi, kimyasal aktivasyon (ağırlıkça farklı oranlarda ZnCl2 ile)
ve karbonizasyon (800 oC) teknikleriyle biyosorbent olarak geliştirilmiştir.
Geliştirilen biyosorbent, BET, FTIR-ATR, SEM-EDX, XRD ve TGA cihazları ile
karakterize edilmiştir. Çeşitli şartlarda sentezlenen bu biyosorbentler arasından
BET ile belirlenen en yüksek yüzey alanına sahip olan aktif karbon örneği ile sulu
çözeltilerden boyar maddelerin giderimine ait çalışma yapılmıştır. Sulu
çözeltilerden metilen mavisi adsorpsiyonu, pH ve sıcaklık parametreleriyle
incelenmiştir. Adsorpsiyon prosesinde aktif karbon yüzeyinde metilen mavisinin
adsorplanmış miktarının artan pH ve sıcaklıkla arttığı deneysel veriler sonucu
bulunmuştur. Deneysel veriler Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon izotermleri
kullanılarak analiz edilmiş ve adsorpsiyon verilerinin Langmuir izotermi ile
oldukça iyi bir şekilde uyum gösterdiği sonucuna varılmıştır. Adsorpsiyon
ölçümleri adsorpsiyon prosesinin çok hızlı ve fiziksel bir proses olduğunu
göstermektedir. Boyar maddelerin giderim hızının pH ve sıcaklıktaki artış ile
arttığı bulunmuştur. Metilen mavisinin adsorpsiyonu için entalpi değeri (ΔH⁰)
30,63 kj/mol, entropi değeri (ΔS⁰) 0,21 kj/mol K olarak hesaplanmıştır.
Adsorpsiyona ait bu termodinamik parametreler, adsorpsiyon işleminin
endotermik doğasını doğrulamaktadır.

Abstract:
Since activated carbon has a wide porous surface area, adjustable pore
structure and surface chemistry, good heat resistance at high temperatures in inert
or reduced atmospheres and low acid-base reactivity, it finds its use in many
areas. Recently, both direct biomass and waste biomass are used as raw materials
for the production of activated carbon. Activated carbon derived from biomass has
an important feature such as good adsorption capacity, as well as obtaining
renewable energy sources. In this study, the efficacy of biosorbent developed
from black seed meal waste biomass for the removal of methylene blue from
waste waters was investigated. Black seed meal waste biomass has been
developed as a biosorbent by chemical activation (with different ZnCl2 by weight)
and carbonization techniques (800 ⁰C). The developed biosorbent was
characterized by BET, FTIR-ATR, SEM-EDX, XRD and TGA devices. Among
the biosorbents synthesized under various conditions, the study of removal of
dyestuffs from aqueous solutions was made with the activated carbon sample
having the highest surface area determined by BET. The methylene blue
adsorption from the aqueous solutions was examined by the pH and temperature
parameters. In the adsorption process, the adsorbed amount of methylene blue on
the activated carbon surface increased with increasing pH and temperature. The
experimental data were analyzed using Langmuir and Freundlich adsorption
isotherms and it was concluded that the adsorption data were quite well matched
with the Langmuir isotherm. Adsorption measurements show that the adsorption
process is a very fast and physical process. It was found that the rate of removal of
dyes increased with the pH and temperature increase. The enthalpy value (ΔH⁰)
for the adsorption of methylene blue was calculated as 30.63 kj/mol and the
entropy value (ΔS⁰) was calculated as 0.21 kj/mol K. These thermodynamic
parameters of adsorption confirm the endothermic nature of the adsorption
process.