İşlevsel grupları arttırılmış yeşil biyosorbentlerin hazırlanması: Model boya uzaklaştırılmasında adsorpsiyon performanslarının karşılaştırılması
Preparation of green biosorbents with increased functional groups: Comparison of adsorption performances in a model dye removal
Yazar: SELİN BURCU ANGI
Danışman: PROF. DR. GÜLAY BAYRAMOĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Biyokütle = Biomass ; Karakterizasyon = Characterization ; Yeşil kimya = Green chemistry ; Yüzey modifikasyonu = Surface modification

Özet:
Atık sulardan boya giderimi için Oscillatoria Princeps biyokütlesine dayalı çeşitli yeşil biyosorbentler geliştirilmiştir. Bunun için alg biyokütlesi, üç farklı amin içeren ligand [tetraetilen tetramin (TETA), para-amino benzamidin (PAB) ve polidopamin (PDA)] ile modifiye edilmiştir. İşlevsel fonksiyonel grupları arttırılmış alg biyokütleleri, Reaktif Red 120 boyasının (RR-120) uzaklaştırılması için kullanılmıştır. Hazırlanan biyosorbentler, Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi, zeta seizer ve temas açıları çalışmaları kullanılarak karakterize edilmiştir. TETA, PAB ve PDA ile modifiye edilmiş biyosorbentlerin zeta potansiyel değerleri, 2,0-11,0 pH aralığında sırasıyla 42,3 ila 18,4 mV, 36,7 ila 14,8 mV ve 30,7 ila 12,6 mV arasında değişmiştir. Hazırlanan doğal ve modifiye biyosorbentlerin RR-120 boyası biyosorpsiyonu üzerine farklı deney koşullarının (örneğin, pH: 2,0–8,0, biyosorbent dozu: 0,1–1,0 g/L, başlangıç boya konsantrasyonu: 25–500 mg/ L, sıcaklık: 15–35 ℃ ve temas süresi: 0–120 dakika) etkisi araştırılmıştır. RR-120 boyası için doğal, TETA, PAB ve PDA modifiye alg biyokütlelerinin biyosorpsiyon kapasiteleri, pH 3,0'de, 25 °C'de 120 dakikada sırasıyla 148,7, 687,1, 451,8 ve 260,3 mg/g olarak bulunmuştur. Bu sonuçlar, RR-120 boyasının doğal ve modifiye alg biyokütleleri üzerindeki biyosorpsiyonunun hidrojen bağı, iyon değişimi, elektrostatik ve π-π etkileşimleri ile sağlandığını göstermiştir. RR-120'nin alg biyokütleleri tarafından biyosorpsiyon süreci, Langmuir izoterm modeli ve ikinci dereceden kinetik modeli ile uyumlu bulunmuştur. Biyokütle preparasyonları üzerinde boyanın biyosorpsiyonu için adsorpsiyon entalpilerinin 21,5 ile 90,3 kJ/mol arasında olduğu bulunmuştur. Ayrıca, değiştirilmiş alg biyokütleleri, iyi rejenerasyon yetenekleri göstermiş ve alg biyokütlesinin farklı ligandlarla modifikasyonu işlemi doğal alg biyokütlesine kıyasla RR-120 boya biyosorpsiyon performanslarını önemli ölçüde artırmıştır.

Abstract:
In the present study, various green biosorbents based on Oscillatoria princeps biomass were developed for removal of dyes from wastewaters. For this, alga biomass was modified with three different amine containing ligands [i.e., tetraethylene tetramine (TETA), para-amino benzamidine (PAB) and polydopamine (PDA)]. These modified algal biomasses were used for removal of Reactive Red 120 dye (RR-120). The prepared biosorbents were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy, zeta seizer, and contact angles studies. The zeta potential values of the TETA, PAB and PDA modified biosorbents were varied from 42.3 to 18.4 mV, 36.7 to 14.8 mV and 30.7 to 12.6 mV, in the pH range of 2.0–11.0, respectively. Batch experiments were performed to determine the effect of operational parameters on the biosorption of RR-120 dye on the biosorbents (i.e., pH: 2.0–8.0, biosorbent dose: 0.1–1.0 g/L, initial dye concentration: 25–500 mg/L, temperature: 15–35 C, and contact time: 0–120 min). The biosorption capacities of the native, TETA, PAB, and PDA modified algal biomasses for RR-120 dye were found to be 148.7, 687.1, 451.8, and 260.3 mg/g, respectively, at pH 3.0, at 25 C in 120 min. These results showed that the biosorption of the RR-120 dye on the algal biomass preparations was achieved by hydrogen bonding, ionexchange, electrostatic, and p-p interactions. The biosorption process of the RR-120 by algal biomasses was well described by the Langmuir isotherm model and pseudo-second-order kinetic model. The adsorption enthalpies for the biosorption of dye on the biomass preparations had been found to be between 21.5 and 90.3 kJ/mol. Furthermore, the modified algal biomasses displayed good regeneration capabilities, and the modification of the algal biomass with different ligands remarkably increased the RR-120 dye biosorption performances compared to native algal biomass.