Katyonik yüzey aktif madde ile modifiye edilen klinoptilolit üzerine boyarmadde adsorpsiyonunun  box-behnken deneysel tasarımı ile optimizasyonu
Optimization dyestuff adsorption on cationic surfactant-modified clinoptilolite using box-behnken experimental design
Yazar: MEHMET KARAKUŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇİĞDEM AY
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Klinoptilolit (CPT) yüzeyinin negatif yük yoğunluğu, anyonik boyaların giderilmesinde adsorban olarak etkinliğini sınırlamaktadır. Bu çalışmada, CPT yüzeyi hidroklorik asit, sodyum klorür ve hekzadesiltrimetilamonyum bromür (HDTMA) ile modifiye edilerek Reaktif Mavisi 171 (RB171) boyarmaddesinin sudan uzaklaştırma kapasitesi artırılmıştır. Modifikasyon sonrası en yüksek adsorpsiyon kapasitesine CPT@HDTMA ile ulaşılmıştır. CPT ve CPT@HDTMA kullanılarak RB171 giderimi incelenmiş ve optimizasyon için Box-Behnken deneysel tasarımı (BBD) uygulanmıştır. Her iki adsorban için en yüksek adsorpsiyon verimi pH 1,0'da gözlenmiştir. Kinetik çalışmalar, her iki adsorbanın da sözde ikinci dereceden kinetik modeli izlediğini, CPT@HDTMA'nın daha hızlı bir adsorpsiyon süreci sergilediğini ve artan sıcaklıkla daha hızlı dengeye ulaştığını göstermiştir. Denge verileri, RB171'in CPT ve CPT@HDTMA üzerindeki adsorpsiyonunun sırasıyla Freundlich ve Langmuir izoterm modellerine uyduğunu ortaya koymuştur. Termodinamik analizler, ΔG° değerlerine göre CPT'nin düşük sıcaklıklarda, CPT@HDTMA'nın ise yüksek sıcaklıklarda daha etkili olduğunu göstermiştir. Sürekli sistemde gerçekleştirilen deneyler, CPT@HDTMA'nın CPT'ye göre daha etkili olduğunu ortaya koymuştur. BBD optimizasyon deneyleri, CPT@HDTMA üzerine RB171 adsorpsiyonu için dört parametreli ve beş merkezli gerçekleştirilmiştir. Optimum koşullar pH 1,02 adsorban miktarı 11,08 mg, başlangıç RB171 derişimi 191,8 mg/L ve temas süresi 100,4 dakika olarak belirlenmiştir. Bu koşullarda, CPT@HDTMA'nın maksimum adsorpsiyon kapasitesi 202,34 mg/g olarak saptanmıştır.

Abstract:
The effective use of clinoptilolite (CPT) as an adsorbent for removing anionic dyes is hindered by a high negative charge density on its surface. This study aimed to enhance the CPT surface's ability to remove Reactive Blue 171 (RB171) dyestuff from water. This was achieved by modifying the CPT surface using hydrochloric acid, sodium chloride, and hexadecyltrimethylammonium bromide (HDTMA). The maximum adsorption capacity was attained through modification using CPT@HDTMA. The elimination of RB171 was examined utilizing CPT and CPT@HDTMA, and an optimization process was conducted using the Box-Behnken experimental design (BBD). The highest adsorption efficiency for both adsorbents was observed at pH 1,0 Kinetic studies showed that both adsorbents followed the pseudo-second-order kinetic model, with CPT@HDTMA exhibiting a faster adsorption process and reaching equilibrium faster with increasing temperature. Equilibrium data revealed that the adsorption of RB171 on CPT and CPT@HDTMA fit the Freundlich and Langmuir isotherm models, respectively. Thermodynamic analysis showed that CPT was more effective at low temperatures, and CPT@HDTMA was more effective at high temperatures according to ΔG° values. Experiments carried out in a continuous system revealed that CPT@HDTMA was more effective than CPT. BBD optimization experiments with four parameters and five centers for RB171 adsorption on CPT@HDTMA were carried out. The optimum conditions were pH 1,02 adsorbent amount 11,08 mg, initial RB171 concentration 191,8 mg/L, and contact time 100,4 minutes. Under these conditions, the maximum adsorption capacity of CPT@HDTMA was determined as 202,34 mg/g.