Serbest ve immobilize Saccharomyces cerevisiae ile remazol sarı (RR) tekstil boyası biyosorpsiyonunun incelenmesi
Investigation of remazol yellow (RR) biosorption with free and immobilised Saccharomyces cerevisiae
Yazar: FATMA ERDEM
Danışman: PROF. DR. MÜBECCEL ERGUN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Yapılan bu çalışmanın ilk kısmında reaktif tekstil boyalarından Remazol Sarı (RR) giderimi ısıl işlemle ölü forma getirilmiş Saccharomyces cerevisiae ile kesikli sistemde pH, sıcaklık, başlangıç boya ve biyosorbent konsantrasyonu gibi çeşitli parametrelere bağlı olarak incelenmiştir. pH=2; C0= 400 ppm; Cb= 2 g/L; T = 25 °C ve karıştırma hızı = 140 rpm koşullarında % 88 giderim ve 163 mg/g biyosorpsiyon kapasitesine ulaşılmıştır.   Biyosorbente EtOH ve NaCl ile ön işlem yapılıp biyosorpsiyona etkisi incelenmiştir. Biyosorpsiyon deneylerinde kullanılan boya yüklü S. cerevisiae'ya desorpsiyon çalışmaları 0,5 M NaOH ve pH değeri 8'e ayarlı su ile gerçekleştirilmiştir.   Elde edilen deneysel veriler Langmuir, Freundlich, Temkin ve Harkins-Jura izoterm modellerine uygulanarak model sabitleri belirlenmiştir. Biyosorpsiyon prosesine ait termodinamik parametreler hesaplanmıştır. Sistemin kinetik hız modellerine uyumluluğu araştırılmıştır. Ölçüm belirsizliği çalışmaları gerçekleştirilmiştir. S. cerevisiae'nın biyosorpsiyon öncesi ve sonrası FTIR ve SEM analizleri yapılmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında immobilizasyon çalışmaları gerçekleştirilerek pomza taşı ve sentezlenen silika jel immobilizasyon destek matrisi olarak kullanılmıştır. Sentezlenen silika jele sentez aşamasında S. cerevisiae eklenerek elde edilen immobilize biyosorbent ile biyosorpsiyon deneyleri gerçekleştirilmiştir. Diğer immobilizasyon matrisi pomzaya çeşitli ön işlemler yapılıp (HCl, Distile su, NaOH) sprey, dehidratasyon ve üreme ortamına ekleme gibi farklı immobilizasyon teknikleri uygulanmıştır. En yüksek Remazol Sarı (RR) boya giderim değerine HCl ile ön işlem görmüş pomzanın üreme ortamına eklenmesi ile elde edilen immobilize biyosorbent ile ulaşılmıştır. 0,5M NaOH ve pH değeri 8'e ayarlı su ile desorpsiyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. pH, başlangıç biyosorbent ve boya konsantrasyonunun Remazol Sarı (RR) giderimine etkisi Box-Wilson deneysel tasarım yöntemiyle incelenip optimum çalışma koşulları pH 3, Cb 2,5 g/L ve C0 400 ppm olarak belirlenerek % 99 giderim ve 140 mg/g biyosorpsiyon kapasitesine ulaşılmıştır. Karakterizasyon çalışmaları kapsamında HCl ile ön işlem görmüş pomzanın üreme ortamına eklenmesi ile elde edilen immobilize biyosorbente biyosorpsiyon öncesi ve sonrası FTIR ve SEM analizleri yapılarak biyosorpsiyon mekanizması incelenmiştir.

Abstract:
In the first part of this study biosorption of Remazol Yellow (RR) textile dye from the waste water was investigated onto thermally dried S. cerevisiae in a batch system as a function of pH, temperature, initial dye and biomass concentration. At pH=2; C0= 400 ppm; Cb= 2 g/L; T = 25 °C with a stirring rate = 140 rpm the highest removal 88% and biosorption capasity 163 mg/g was found. Ethanol and NaOH was used as pretreatment agent for the biosorbent and desorption studies were done with water pH 8 and 0,5 M NaOH. The Freundlich, Langmuir, Temkin, Harkins-Jura adsorption models were used for the mathematical description of the biosorption equilibrium and isotherm constants were evaluated. Kinetic model was investigated for the biosorption process and thermodynamic parameters were also calculated. For measurement uncertainty studies repeatability, reproducibility, limit of detection (LOD) and limit of quantity (LOQ) were investigated. For characterization studies SEM and FTIR analyses were done for Saccharomyces cerevisiae before and after the biosorption. Second part, immobilization studies were done with pumice stone and synthesized silica gel. For silica gel acid-base two step method was used and Saccharomyces cerevisiae was added at synthesis step. For pumice stone some pretreatment studies were made with water, HCl and NaOH and with different immobilization technics like dehydration, sprey and added to growth medium were used. The best removing ( 99%) was catched with HCl pretreatment pumice stone adding to growth medium of S. cerevisiae. Desorption studies were carried out with  water of pH 8 and 0,5 M NaOH. pH, initial biosorbent and dye concentration were examined with Box-Wilson experimental design method and optimum working conditions were found pH 3, Cb 2,5 g/L ve C0 400 ppm with 99%  dye remove and 140 mg/g biosorption capacity. For characterization studies SEM and FTIR analyses were done to the biosorbent before and after the biosorption.