Modifiye kitosan kullanılarak sulu çözeltiden boya giderimi
Dye removal from aqueous solution using modified kitosan
Yazar: İREM SENA AÇIKGÖZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT İNAL
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Kitosan uzun yıllardır atık sulardaki anyonik kirleticilerin giderilmesi amacıyla kullanılmaktadır. Bununla birlikte, modifiye edilerek katyonik kirleticilerin temizlenmesi amacıyla da kullanılmıştır. Fakat kitosanın ditiyokarbamat ile modifiye edilerek yapılan boya adsorpsiyonu üzerine bir çalışmaya rastlanılmadığı için bu çalışmanın çıkış noktası bunu amaçlamaktadır. Çalışmamızda ilk olarak karbon disülfür kullanılarak kitosanın amonyum ditiyokarbamat türevi (DTKK) hazırlanmıştır. Elde edilen polimer Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrofotometre (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDAX), element analiz ve şişme testleri ile karakterize edilmiştir. Ardından modifiye kitosanın katyonik model boya olarak seçilen Metilen Mavisi üzerine adosrpsiyon çalışmaları yürütülmüştür. Adsorpsiyon üzerine pH, zaman, sıcaklık ve derişim gibi parametrelerin etkisi araştırılmış ve adosrpsiyonun kinetiği ve izotermleri incelenerek ve termodinamik parametreleri belirlenmiştir. Karakterizasyon çalışmaları kitosanın başarılı bir şekilde modifiye edildiğini göstermiştir. Element analizi sonuçlarına göre modifikasyon yaklaşık %7 seviyelerinde bulunmuştur. SEM sonuçları modifiye edilen polimerin polimeri daha pürüzlü bir yapıda olduğunu göstermiştir. Şişme çalışmalarından ditiyokarbamat modifikasyonunun şişmeyi çok fazla arttırdığı bulunmuştur. 25 oC'de maksimum adsorpsiyon pH 12'de ve 20 dakikada gözlenmiştir. Derişim çalışmasında 400 ppm değerinde bile adsorpsiyonun dengeye gelmediği belirlenmiştir. Termodinamik parametrelerin sonuçları incelendiği zaman adsorpsiyonun endotermik olduğu (∆Ho>0) ve kendiliğinden meydana geldiği (∆Go<0) bulunmuştur. Boya adsorpsiyonun ikinci derece kinetiğe ve Freundlich izoterm modeline uygun olduğu saptanmıştır. Yapılan çalışmalar ditiyokarbamat ile modifiye kitosanın atık sulardan katyonik safsızlıkların gideriminde başarılı bir şekilde kullanılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
Chitosan has been used for many years to remove anionic contaminants in wastewater; but, it has also been used to clean cationic contaminants by 
modification. However, no study on dye adsorption was found in any research in which chitosan was modified with dithiocarbamate. This is the starting point of this study. In our study, firstly, ammonium dithiocarbamate derivative of chitosan (DTCC) was prepared by using carbon disulfide. The polymer obtained has been characterized by Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FTIR), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDAX), elemental analysis and swelling tests. Then, the adsorption studies of the modified chitosan on Methylene Blue selected as the cationic model dye were carried out. The effects of parameters such as pH, time, temperature and concentration on adsorption were investigated. The kinetics and isotherm of the adsorption were investigated and the thermodynamic parameters were determined. Characterization studies have shown that chitosan has been successfully modified. According to the elemental analysis results, the modification was found around 7%. The SEM results showed that the modification made the polymer rougher. From swelling studies, it was found that the dithiocarbamate modification increased the swelling behaviours of the modified polymer. For maximum adsorption at 25 oC, the pH was 12 and the adsorption time was 20 minutes. In the concentration study, it was determined that the adsorption did not reach to equilibrium even at the value of 400 ppm. When the results of thermodynamic parameters are examined, it is found that adsorption is endothermic (∆Ho>0) and occurs spontaneously (∆Go<0). It was determined that adsorption is suitable for second order kinetics and Freundlich isotherm model. Studies have proven that dithiocarbamate modified chitosan can be used successfully in the removal of cationic impurities from wastewater.