Tetraetil amonyum ile hazırlanmış hidrofobik kil yüzeyinde asit boyaların ve karışımlarının tutulması
Retention of acid dyes and their mixtures onto hydrophobic clay surface prepared with tetraethyl ammonium
Yazar: SİNEM ORTABOY
Danışman: PROF.DR. GÜLTEN ATUN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Organik katyonlarla modifiye edilmiş killer, asit boyaların atık sulardan uzaklaştırılması içindüşük maliyetli uygun adsorbanlar olarak kullanılabilir. Bu çalışmada, çamaşırcı kili, hacimce %50 lik aseton-su karışımındaki kil süspansiyonuna, TEAOH (tetraetil amonyum hidroksit) ilaveedilerek kondüktometrik titrasyon yöntemi yardımıyla TEA ile modifiye edilmiştir. Kilsüspansiyonunun santrifüjlenmesinden sonra elde edilen katı fazın, EY (Eosin sarısı), NB(Nylamin mavisi) ve karışımlarını içeren boya çözeltilerinin temas ettirilmesiyle adsorpsiyondeneyleri gerçekleştirilmiştir.Modifikasyon öncesi seyreltik kil süspansiyonlarının büyük hacimlerini kullanmak modifiyekillerin endüstriyel üretimi açısından ekonomik olmadığı için optimum koşullar belirlenmiştir. 6farklı aseton-kil oranı için deneysel incelemeler aseton çözeltisinin kile oranının adsorplananmadde miktarını etkilemediğini göstermiştir. Adsorpsiyon deneyleri 100 ve 5 ml/g lık seçilmişiki çözelti-kil oranında gerçekleştirilmiştir. Birincisinden elde edilmiş olan modifiye adsorban(A örneği) ardışık adsorpsiyon deneylerinde kullanılmıştır. TEA ile modifiye edilmiş kilin(TEA-MK) NB için adsorpsiyon kapasitesi EY için bulunandan çok daha büyüktür. İzotermeğrileri, düşük konsantrasyon bölgesinde her iki boya için de S tipidir. Karışık çözeltide her ikiboyanın da adsorplanmış miktarları tekli çözeltininkine kıyasla artış göstermiştir ve NB içinizoterm eğrisi S biçiminden H biçimine dönüşmüştür.5 ml/g lık aseton-kil oranındaki çözeltiden elde edilmiş olan C örneği üzerinde NB ninadsorpsiyon ve desorpsiyon özellikleri adsorban dozajına bağlı olarak tayin edilmiştir. 2 ardışıkadsorpsiyon deneyi sonuçlarından, her bir adımda boyanın yaklaşık eşit miktarlarınınadsorplandığı anlaşılmıştır. Ardışık 2 desorpsiyon deneyinden elde edilen sonuçlar da TEA-MKüzerinde boya adsorpsiyonunun irreversibl olarak gerçekleştiğini göstermiştir.5Ã10-5-1Ã10-2 M konsantrasyon aralığındaki adsorpsiyon çalışmaları 25oC deki NBspektrumlarının hem TEA ile modifiye edilmiş hem de modifiye edilmemiş kil tarafındanetkilendiğini göstermiştir. Spektrumlardaki değişimler boya-kil etkileşimi ile ilişkilendirilmiştir.5Ã10-5 M lık en düşük konsantrasyonda 610 nm civarındaki asıl absorpsiyon pikindeki artış,boya monomerlerinin dış yüzeyi kaplamadan önce tabakalar arasına sızmasına atfedilmiştir.Daha yüksek konsantrasyonlarda 538 ve 662 nm bölgelerinde yeni absorpsiyonlar ortayaçıkmıştır. 538 nm deki pik adsorban yüzeyi ile boya iyonlarının aromatik halkaları arasındakietkileşimden kaynaklanan dimer, trimer ve daha yüksek agregatlara karşılıktır oysa 662 nm dekiJ bandı olarak isimlendirilen pik, adsorplanmış boyanın baş-kuyruk etkileşimine atfedilmiştir.Boya adsorpsiyonu boya-kil etkileşiminin ortaya çıktığı durumlarda izlenemez. Sıcaklık 25oCden 45oC ye yükseltildiğinde boya-kil etkileşimlerinin de azaldığı gözlenmiştir. Farklısıcaklıklardaki denge sabitleri kullanılarak her iki boyanın da termodinamik parametrelerihesaplanmıştır.Adsorpsiyon verileri Freundlich ve Dubinin Radushkevich (D-R) izotermleri kullanılarak analizedilmiştir. Freundlich izotermleri S tipi eğriler için iki doğru vemiştir. Düşük konsantrasyonbölgesinde n>1 değeri konkav şekille sonuçlanır ve adsorpsiyonun tercihli olmadığını gösterir.Oysa adsorpsiyon daha yüksek konsantrasyonlarda 1 den daha küçük n değerine sahiptir vetercihlidir.

Abstract:
Clays modified by organic cations may be used as suitable low cost adsorbents for acid dyeremoval from wastewater. In this study, Fuller?s Earth was modified with tetraethylammoniumby adding tetraethyl-ammonium hydroxide solution to the clay suspension in acetone-water of50 % v/v using conductometric titration method. Adsorption experiments were performed bycontacting solid phase obtained after centrifugation of clay suspension with the acid dyesolutions of eosin yellow (EY), nylamin blue (NB) and their mixtures.Since the use of large volumes of dilute suspensions of pre-modified clays is uneconomical inview of an industrial production of modified clays optimal conditions were determined.Experimental studies for six different aceton/clay ratios showed that amount of adsorbed dyewas not affected by the ratio of acetone solution to the clay. Adsorption experiments wereperformed two selected solution/clay ratio of 100 and 5 ml/g, respectively. Sequential adsorptionexperiments were performed on the modified adsorbent (Sample A) obtained from the former.Adsorption capacity of tetraethylammonium-modified clay (TEA-MK) for NB is much largerthan those found for EY. Isotherm curves showed an S shaped behavior for each dye at lowconcentration region. Adsorbed amounts of both dyes in mixed solutions increased comparing toindividual solution and isotherm curve for NB transformed from S to H shape.Adsorption and desorption characteristics of NB on Sample C obtained from the solution of 5ml/g aceton/clay ratio were determined depending on adsorbent dosage. Two sequentialadsorption results showed that approximately same amount of dye was adsorbed at eachadsorption stage. Results obtained from two sequential desorption experiments also indicatedthat dye adsorption on TEA-MK was irreversible.Adsorption studies in the concentration range 5Ã10-5 - 1Ã10-2 M showed that adsorption spectraof NB at 25oC were influenced by both TEA- modified and non-modified clay. The change ofspectra were correlated with dye-clay interaction. At the lowest concentration of 5.10-5M, anincrease in the mean absorption peak in the region around 610 nm was attributed to that dyemonomers enter the interlayer without prior covering external surface. At higher concentrations,new absortions appear in the 538 and 662 nm regions. The peak at 538 nm corresponds todimers, trimers and higher aggregates arising from interactions between aromatic rings of thedye ions and adsorbent surface whereas the peak called j band at 662 nm is ascribed to head-tileinteraction of adsorbed dye. Dye adsorption can not be followed where dye-clay interactionappears. The dye-clay interactions decreased as temperature increased from 25 to 45oC.Thermodynamic parameters for both dyes were evaluated by using equilibrium constants atdifferent temperatures.Adsorption data were analyzed by using Freundlich and Dubinin Radushkevich (D-R)isotherms. Freundlich isotherms gave two straight lines for S shape curves. The value of n1>1indicates non-favorable adsorption in low concentration region resulting concave profilewhereas adsorption is favorable at higher concentrations having n parameter lower than unity.