Bazı gıda atık maddelerinin boyar madde biyogiderim potansiyelinin optimizasyonu
Optimization the dye bioremoval potential of some food waste materials
Yazar: HİVİDAR KOCAKAYA
Danışman: PROF. DR. OLCAY KAPLAN İNCE
Munzur Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering ; Kimya = Chemistry

Özet:
Boyar maddeler; uygulandığı malzemeye kalıcı olarak rengini veren, yoğun renkli
ve karmaşık yapılı organik bileşiklerdir. Çeşitli endüstriyel alanlarda kullanılan sentetik
boyalar çevreye, özellikle de su alanlarına deşarj edilen ciddi organik kirleticilerdir.
Özellikle tekstil, ilaç, kozmetik, plastik, deri, boya, kağıt ve gıda endüstrilerinde kullanılan
bu sentetik boyalar, ticari önemleri ve çevreye verilen zararları nedeniyle kapsamlı bir
şekilde incelenmiştir. Çevreye salınan bu organik kirleticiler, ekosistemdeki canlı
organizmalara zarar verir. Özellikle su fazına boşaltılan sentetik boyalar, toksisiteleri
nedeniyle sudaki organizmalara zarar verirler. Bu nedenle, bu boyaların sudan
uzaklaştırılması büyük önem taşımaktadır. Membran ayırma, mantar renk giderme,
pıhtılaşma, biyosorpsiyon, kimyasal oksidasyon ve adsorpsiyon gibi bazı farklı yöntemler,
boyaların endüstriyel kalıntılardan uzaklaştırılması için kullanılabilir, ancak adsorpsiyon
tekniği hariç diğer yöntemlerin bazı dezavantajları vardır. Fizikokimyasal yöntemler
arasında çevre dostu bir yöntem olan adsorpsiyon tekniği; ucuzluk, esneklik, basitlik ve
işlem kolaylığı nedeniyle sentetik boyaların atık sulu ortamdan uzaklaştırılmasında
etkilidir. Boyar madde giderimi için portakal kabuğu, böğürtlen, karpuz kabuğu, kavun
kabuğu, buğday kepeği, ayçekirdeği, şeker pancarı küspesi, yumurta kabuğu, mantar
atıkları gibi birçok atık madde adsorban olarak kullanılmıştır. Ayrıca adsorpsiyon
yönteminde temas süresi, çözelti başlangıç konsantrasyonu, sıcaklık, pH ve adsorban
miktarı gibi birçok parametre araştırılmaktadır.
Bu çalışmada; adsorpsiyon yöntemiyle sulu çözeltideki metilen mavisi ve eriokrom
siyahı T boyar maddelerinin biyogideriminde çay atığı, muz kabuğu ve kestane kabuğunun
adsorban olarak kullanılabilirliği araştırıldı. Ayrıca bu çalışma, metilen mavisi ve eriokrom
siyah T boyalarının adsorpsiyonunda etkili olan temas süresi, çözelti başlangıç
konsantrasyonu, sıcaklık, pH ve adsorban miktarı gibi parametrelerin etkisine
odaklanmıştır. Deneysel çalışma koşulları merkezi kompozit tasarımı kullanılarak
tasarlandı ve bu parametreler optimize edildi. Varyansın yanıtlarını ve analizini (ANOVA)
tahmin etmek için merkezi kompozit tasarım kullanılarak bir regresyon modeli elde edildi
ve model yeterliliğini kontrol etmek için uyum eksikliği testi kullanıldı. Kontrol edilen ve
önerilen kuadratik modelin deneysel tasarım verilerinden kaynaklandığı gözlenmiştir. Elde
edilen sonuçlara göre; parametrelerin hem tek başına hem de ikili etkileşimlerinin
adsorpsiyonu etkilediği tespit edildi. Artan pH değeri, sıcaklık, temas süresi ve başlangıç
derişimi ve azalan adsorban miktarı ile metilen mavisinin adsorpsiyonun arttığı
gözlenirken; artan başlangıç derişimi, sıcaklık, temas süresi, düşük pH değeri ve azalan
adsorban miktarı ile kullanılan adsorbanların eriokrom siyahı T boyar maddesi için
adsorplama kapasitesinin arttığı tespit edildi. Boyar maddelerin biyogideriminde kullanılan
muz kabuğu, kestane kabuğu ve çay atığı adsorban maddelerinin adsorplama kapasitesi;
metilen mavisi için kestane kabuğu>çay atığı>muz kabuğu olarak, eriokrom siyahı T için
muz kabuğu>çay atığı> kestane kabuğu olarak bulundu.

Abstract:
Dyes are intense colored and complex organic compounds that permanently color
the material to which it is applied. Synthetic dyes used in various industrial areas are
serious organic pollutants which are discharged to the environment, especially to aquatic
areas. These synthetic dyes, particularly used in the textile, pharmaceutical, cosmetics,
plastic, leather, paint, paper and food industries, have been extensively studied due to their
commercial importance and damage to the environment. These organic pollutants released
into the environment harm the living organisms in the ecosystem. Especially the synthetic
dyes discharged into the aquatic phase and they damage aquatic organisms due to their
toxicity. Therefore, the removal these dyes from water is a great importance. Some
different methods, such as membrane separation, fungal decolorization, coagulation,
biosorption, chemical oxidation and adsorption are usable for the removal of dyes from
industrial residues but these methods (exception adsorption techniques) have possess
drawbacks. Among these physicochemical methods, adsorption technique which is ecofriendly method has effective for removal of synthetic dyes from the wastewater because
of the cheapest, flexibility, simplicity and ease of process. Many waste materials such as
orange peel, blackberry, watermelon peel, melon peel, wheat bran, sunflower seeds, sugar
beet pulp, egg shell, mushroom wastes have been used as adsorbent for dye removal. In
addition, many parameters such as contact time, initial solution concentration, temperature,
pH and adsorbent amount are investigated in the adsorption method.
In this study; using the adsorption method, the usefulness of tea waste, banana peel
and chestnut peel as adsorbent was investigated for biodegradation of methylene blue and
eriochrome black T from the aqueous solution. Also, this study was focused on the effect
of parameters such as contact time, solution initial concentration, temperature, pH and
amount of adsorbent, which are effective in adsorption of methylene blue and eriochrome
black T dyes. Experimental working conditions were designed using central composite
design. Experimental working conditions were designed using central composite design
and these parameters were optimized. A regression model was derived using RSM to
predict the responses and analysis of variance (ANOVA) and lack of fit test was used to
check model adequacy. It was observed that the quadratic model, which was controlled and
proposed, was originated from experimental design data.
According to the obtained results; it was determined that both single and binary
interactions of parameters affect the adsorption. It was observed that the adsorption of
methylene blue increased with increasing pH value, temperature, contact time and initial
concentration and decreasing amount of adsorbent, it was found that the adsorbent capacity
of the adsorbents used with increased initial concentration, temperature, contact time, low
pH value and decreasing amount of adsorbent increased for the eriochrome black T.
Adsorption capacity of adsorbents were found for methylene blue as chestnut shell>tea
waste>banana shell, for eriochrome black T banana shell>tea waste>chestnut shell.