Tekstil atık sularındaki reaktif boyaların farklı katı atıklar kullanılarak adsorpsiyonla giderimi
Removal of reactive dyes in textile wastewater by adsorption using different solid wastes
Yazar: BURCU UÇAR
Danışman: PROF. DR. ÜLKÜ MEHMETOĞLU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Katı atıklar = Solid wastes ; Reaktif boyalar = Reactive dyes

Özet:
Reaktif boyalar; tekstil endüstrisinde parlak renkleri, mükemmel sabitlik dereceleri ve kolay uygulanabilirlikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak boyama işlemlerinden sonra atık suda kalan çoğu reaktif boya toksik veya kanserojen etkiye sahiptir. Reaktif boyaların suda çözünürlükleri yüksek olduğundan geleneksel fizikokimyasal ve biyolojik arıtma yöntemleri ile giderimleri çok zordur. Adsorpsiyon ise atık sulardan boyarmadde gideriminde etkin bir prosestir. Son yıllarda, atık sulardan boyarmadde gideriminde düşük maliyetli adsorplayıcıların kullanımına ilişkin araştırmalar artmıştır.Bu çalışmada, tekstil atık sularındaki Reactive Red 2 ve Reactive Blue 4 boyalarının haşhaş küspesi, şeker pancarı küspesi, alüminyum hidroksit çamuru, fosfojips, ferrokrom fabrikası atığı ve portakal kabuğuyla adsorpsiyonla giderimi amaçlanmıştır. Bu amaçla, her bir katı atığın adsorpsiyon kapasiteleri (cAds.=2 g/L, c0=100 mg/L, pH~7, T=25 0C ve N=200 rpm) belirlenmiştir. Adsorpsiyon kapasitesi en yüksek olan katı atık her iki boyarmadde için de alüminyum hidroksit çamuru olarak tespit edilmiştir (24 saat sonunda RR-2'nin adsorpsiyon kapasitesi 14,92 ve RB-4'ünki 31,80 mg boya/g katıdır). Daha sonra alüminyum hidroksit çamuru ile devam edilen deneylerde denge süresi her iki boya için de 2 gün olarak tespit edilmiştir. Adsorpsiyona pH etkisi pH: 2; 7; 10 olmak üzere üç farklı pH da incelenmiş ve boya başlangıç pH'ının % giderim üzerinde çok büyük bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir. Adsorplayıcı derişimi ve karıştırma hızı etkisi incelendiğinde en yüksek giderim RR-2 boyası için cAds.=10 g/L ve N=150 rpm'de % 80,75 ve RB-4 boyası için cAds.=20 g/L ve N=150 rpm'de % 99,74 olarak elde edilmiştir (T=25 0C, pH~7). RR-2'nin alüminyum hidroksit çamuru ile adsorpsiyonu Freundlich denklemine; RB-4'ünki ise Langmuir denklemine uymaktadır. RR-2 boyasının adsorpsiyonu yalancı-birinci-mertebe hız denklemine; RB-4 boyasınınki ise yalancı-ikinci-mertebe hız denklemine daha iyi uyum göstermektedir. Ayrıca 2 g/L adsorplayıcı derişiminde, proseste yalnız partikül içine difüzyonun değil aynı zamanda sınır tabaka difüzyonunun da hız kontrol basamağında etkili olduğu düşünülmektedir. Diğer yandan her iki giderim prosesi de endotermiktir. Çeşitli termodinamik parametreler (?Go, ?Ho ve ?So gibi) hesaplanmıştır.Anahtar Kelimeler: Reaktif boyalar, katı atıklar, tekstil atıksuları, adsorpsiyon, düşük maliyetli adsorbanlar

Abstract:
Reactive dyes are widely used in textile industry due to their bright colors, excellent colourfastness and easy applicability. But most of the reactive dyes, which remain in the waste water after dyeing process, have toxic and carcinogenic effects. Since reactive dyes are highly soluble in water, their removal from effluent is difficult by conventional physicochemical and biological treatment methods. Adsorption is an effective process for the removal of dyestuffs from waste waters. In recent years, the researches related to utilization of low cost adsorbents to remove dyes from waste water have increased.In this study, removal of Reactive Red 2 and Reactive Blue 4 dyes in textile waste water by adsorption using poppy bagasse, sugar beet bagasse, aluminium hydroxide sludge, phosphogypsum, ferrochromium plant waste and orange peel was aimed. For this purpose, adsorption capacity of each solid waste (cAds.=2 g/L, c0=100 mg/L, pH~7, T=25 0C ve N=200 rpm) was determined. Solid waste whom adsorption capacity is the highest one is aluminium hydroxide sludge for both of dyes (At the end of 24 hour, adsorption capacity of RR-2 is 14,92 and adsorption capacity of RB-4 is 31,80 mg dye/g solid). Then, all experiments were carried out using aluminium hydroxide sludge and the equilibrium time for both of dyes was found 2 days. The effect of pH on adsorption was investigated at three different pH (pH: 2; 7; 10) and it was determined that initial pH of dye solution didn?t have a big effect on the removal percentage. When the effects of adsorbent concentration and stirring rate on adsorption were investigated, the highest removal were 80,75% and 99,74% at the conditions of 25 0C, pH:7 for RR-2 (cAds.=10 g/L and N=150 rpm) and for RB-4 (cAds.=20 g/L and N=150 rpm), respectively. Adsorption of RR-2 using aluminium hydroxide sludge was expressed better with Freundlich adsorption equation than Langmuir adsorption equation. Also, adsorption of RB-4 using aluminium hydroxide sludge was expressed better with Langmuir adsorption equation than the other. It was observed that adsorption of RR-2 agreed with the pseudo-first-order rate equation and adsorption of RB-4 followed the pseudo-second-order rate equation. In addition, at the adsorbent concentration of 2 g/L, it was thought that not only intraparticle diffusion but also boundary layer diffusion are effective on the rate control step. On the other hand, both of removal processes are endothermic. Various thermodynamic parameters, such as ?G?, ?H? and ?S? were calculated.Key Words: Reactive dyes, solid wastes, textile wastewater, adsorption, low cost adsorbents