Saflaştırılmış sepiyolit ile sulu çözeltilerden mono azo boyar madde bazik mavi 41 (BB41) adsorpsiyon karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of adsorption characteristics of mono azo dyestuff basic blue 41 (BB41) from aqueous solutions by using purified sepiolite
Yazar: HİLAL ASYA KARABULUT
Danışman: DOÇ. DR. YASEMEN KALPAKLI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Su kirliliği, günümüzün en dikkat çeken konularından biridir. Dünya genelinde yapılan birçok çalışma atık suları etkili ve verimli şekilde arıtmaya yöneliktir. Atık sulardan kirleticileri arındırmanın birçok yolu vardır. Ancak günümüzde önemli olan, bilimsel çalışmalar sonucu en ekonomik ve en etkili yolu bulmaktır. Su ayak izi, tüketilen suyun miktarını ve türünü gösteren bireylerin, toplumun ve sanayilerin tükettiği suyun karşılığıdır. 
En çok su tüketen endüstriler dolayısıyla en çok atık su üreten endüstrilerdir. Bunların başında tekstil, kozmetik, plastik, kağıt vb. endüstriler yer alır. Tekstil endüstrisinde kullanılan sentetik boyalar (örneğin; BB41 boyar maddesi) atık suların arındırılmasını zor bir hale getirir. Kullanılan birçok arıtma yöntemi vardır ancak bir çoğu tek başına yeterli olmaması, ekonomik olmaması, uygulanabilirliğinin zor olması veya deşarjının mümkün olmaması gibi dezavantajlara sahiptir. Atık su arıtım yöntemlerinden biri olan adsorpsiyon ise daha uygun maliyette adsorban malzeme ile ulaşılabilir ve uygulanabilir olması gibi birçok avantaja sahiptir. 
Sepiyolit kil mineralinin tünelli ve gözenekli yapısı, yüksek yüzey alanına sahip olması, aktif sorpsiyon bölgeleri ile adsorban malzeme olarak kullanımı, Türkiye'deki bol rezervi, kolay ulaşılabilir ve ucuz olması bu çalışmada kullanılmasının nedenidir. 
Bu çalışmanın amacı, sepiyolitle atık sularda bulunan BB41 boyar maddesini etkili ve ekonomik bir şekilde adsorplamaktır. Bu doğrultuda sepiyolitin karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. XRF ve XRD analizleri birbirini doğrular niteliktedir ve sepiyolitin yapısında dolomit bileşiğine rastlandığı görülmüştür. FTIR analizi bağlanma mekanizması hakkında bilgi vermiştir. SEM analizi sonucu sepiyolit yüzeyinin lifli, pürüzlü yüzey yapısı ve EDS analizi sonucu boyar maddenin yapısında bulunan moleküllerin sepiyolit yapısına katıldığı görülmüştür. Adsorpsiyonun optimum çalışma koşullarını belirlemek amaçlı pH, adsorban dozu, temas süresi, sıcaklık parametreleri ile deneyler yapılmıştır. Optimum pH değeri 9, adsorban dozu 0.03 g, temas süresi 80 dk, sıcaklık 25 °C olarak belirlenmiştir. En uygun izoterm modeli D-R, en uygun kinetik model yalancı ikinci derece kinetik model olarak belirlenmiştir. Termodinamik çalışmalar sonucu adsorpsiyonun kendiliğinden ve ekzotermik olarak gerçekleştiği sonucuna varılmıştır. 

Anahtar Kelimeler: Atık su arıtımı, sepiyolit, BB41 boyar maddesi, adsorpsiyon karakteristikleri

Abstract:
Water pollution is one of the most notable issues today. Many studies around the world are aimed at treating wastewater effectively and efficiently. There are many ways to remove pollutants from wastewater. However, the important thing today is to find the most economical and most effective way as a result of scientific studies. The water footprint is the equivalent of the water consumed by individuals, society and industries, showing the amount and type of water consumed.
The industries that consume the most water are therefore the industries that produce the most wastewater. The main ones are textiles, cosmetics, plastics, paper, etc. industries take place. Synthetic dyes used in the textile industry (for example; BB41 dyestuff) make it difficult to purify waste water. There are many treatment methods used, but many of them have disadvantages such as not being sufficient by themselves, not being economical, being difficult to implement or not being possible to discharge. Adsorption, which is one of the wastewater treatment methods, has many advantages such as being accessible and applicable with a more affordable adsorbent material.
The tunneled and porous structure of the sepiolite clay mineral, its high surface area, its use as an adsorbent material with active sorption zones, its abundant reserves in Turkey, its easy accessibility and cheapness are the reasons for its use in this study.
The aim of this study is to adsorb BB41 dye found in wastewater with sepiolite in an effective and economical way. In this direction, characterization studies of sepiolite were carried out. XRF and XRD analyzes confirm each other and it was observed that dolomite compound was found in the structure of the sepiolite. FTIR analysis gave information about the binding mechanism. As a result of SEM analysis, it was observed that the surface of the sepiolite has a fibrous, rough structure and as a result of the EDS analysis, the molecules in the structure of the dyestuff were added to the sepiolite structure. In order to determine the optimum working conditions of adsorption, experiments were carried out with pH, adsorbent dose, contact time and temperature parameters. The optimum pH value was 9, the adsorbent dose was 0.03 g, the contact time was 80 minutes, and the temperature was 25 °C. The most suitable isotherm model was determined as D-R, the most suitable kinetic model was determined as pseudo-second order kinetic model. As a result of thermodynamic studies, it was concluded that adsorption occurs spontaneously and exothermically.

Keywords: Wastewater treatment, sepiolite, BB41 dyestuff, adsorption characteristics