Atık sulardan tekstil boyasının biyosorpsiyonla giderilmesinin kesikli sistemde incelenmesi
Investigation of biosorption of textile dye from waste water in batch system
Yazar: BERDAN ULAŞ
Danışman: PROF. DR. MÜBECCEL ERGUN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Sentetik boyarmaddeler,  mürekkep, gıda, kozmetik, kâğıt ve tekstil sektörlerinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu endüstrilerin atıkları oldukça renklidir ve bu atıkların su kaynaklarına deşarj edilmesi çevreye zarar vermektedir. Bu çalışmada, ağırlıklı olarak tekstil endüstrisinde kullanılan ve çevre için önemli kirlilik nedeni olan boyar maddelerden Remazol Orange RR'nin, ölü Saccharomyces cerevisiae mayası ile biyosorpsiyonu; parametrik incelemeyle (pH, başlangıç boya derişimi, biyosorbent derişimi ve sıcaklık) ve Cevap Yüzey Yöntemi kullanılarak irdelenmiştir. Yapılan parametrik çalışma sonucunda, Remazol Orange RR biyosorpsiyonu için çalışılan aralıklarda % giderim ve biyosorpsiyon kapasitesi açısından en uygun koşullar pH 3, 200 ppm başlangıç boya derişimi, 50oC ortam sıcaklığı ve 1 g/L biyosorbent derişimi olarak belirlenmiştir. Yapılan kinetik çalışmalar S. cerevisiae ile Remazol Orange RR biyosorpsiyonunun ikinci derecemsi kinetik modelle iyi bir şekilde uyum sağladığını gösterirken; elde edilen denge verilerinin adsorpsiyon izotermlerine uygulanması sonucunda söz konusu biyosorpsiyon işleminin Langmuir modeliyle uyumlu olduğu vurgulanmıştır. Remazol Orange RR biyosorpsiyonunun termodinamik incelemesi sonucunda entalpi değişimi 35,9 kj/mol, entropi değişimi 88,1 j/mol K, aktivasyon enerjisi 3,36 kj/mol, serbest enerji değişimi (25, 35 ve 45oC için sırasıyla) -10,04; -8,03 ve -8,33 kJ/mol olarak belirlenmiştir. S. cerevisiae biyokütlesi ile Remazol Orange RR biyosorpsiyonu için Cevap Yüzey Yöntemi Merkezi Kompozit Tasarım metodu kullanlarak gerçekleştirilen optimizasyon çalışması sonucunda ise çalışılan aralıktaki optimum değerler pH 2,94; başlangıç boya çözeltisi derişimi 230 ppm ve biyosorbent derişimi 2,39 g/L olarak belirlenmiştir. Belirlenen bu optimum değerlerde önerilen model tarafından hesaplanan biyosorbent giderim etkinliği 91,52% ve biyosorpsiyon kapasitesi 74,66 mg/g'dır. Çalışma sonucunda ölü S. cerevisiae mayası kullanımıyla Remazol Orange RR boyasının arıtımının başarılı bir şekilde gerçekleştirilebileceği ortaya konmuştur.

Abstract:
Synthetic dyestuffs are used widely in the inks, food, cosmetics, paper and textile industries. These industries' waste are highly colored and discharging the water source of this waste is damaging to the environment. In this study, Remazol Orange RR which is the one of the dyestuff  that mainly used in the textile industry and is a major cause of pollution for the environment biosorption with dead Saccharomyces cerevisiae yeast was examined by parametric (pH, initial dye concentration, biosorbent concentration and  temperature) and  Response Surface Method.  The results of parametric studies show that the most favorable conditions in terms of % dye removal and biosorption capacity were determined; pH 3, 200 ppm initial dye concentration, 50oC temperature  and 1 g/L biosorbent concentration. The results of kinetic studies show that Remazol Orange RR biosorption with S. cerevisiae is good fit to pseudo second order kinetics model. Besides after the implementation of the obtained equilibrium data applying the adsorption isotherm, it is pointed that the biosorption is good fit with Langmuir model.
As a result of thermodynamic investigation of Remazol Orange RR's biosorpsion, enthalpy change, entropy change and activation energy were determined respectively 35,9 kj/mol, 88,1 j/mol K and 3,36 kj/mol. In addition, gibbs free energy change were determined -10,04; -8,03 ve -8,33 kJ/mol for 25, 35 and 450C rescpectively. As a result of optimization method which implemented using Response Surface Method Central Composite Design for Remazol Orange RR biosorption with S. cerevisiae biomass, it is determined that pH 2,94; 230 ppm initial dye solution concentration and 2,39 g/L biosorbent concentration. For this optimum values, biosorbent removal efficiency and biosorption capacity were found respectively 91,52% and 74,66 mg/g by the proposed model. The study results revealed that the removal of Remazol Orange RR dye can be carried out successfully with the use of dead yeast S. cerevisiae.