Anyonik hidrojel ile immobilize edilmiş thamnidium elegans biyokütlesinin kadmiyum ve nikel biyosorpsiyonu için kullanımı
The use of thamnidium elegans biomass immobilized with anionic hydrogel for the biosorption of cadmium and nickel
Yazar: SEMA ÇELİK
Danışman: PROF. DR. TAMER AKAR
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya = Chemistry

Özet:
Thamnidium elegans hücreleri 2-akrilamido-2-metil-1-propan sülfonik asit (AMPS) ile zenginleştirilmiş p(3-metoksipropil) akrilamid (p(MPA)) ağında tutuklanarak yeni bir biyokütle/polimer kompoziti üretilmiştir. Anyonik olarak zenginleştirmeden sonra hidrojel p(MPA-co-AMPS )'nin Cd(II) ve Ni(II) alıkoyma kapasitesi %20,66 ve %21,58 kat artmıştır. Jel matrisi, biyokütleyi etkili bir şekilde tutuklayabilmekte, elde edilen immobilize biyosorban kesikli ve sürekli sistemde sulu ortamdaki Cd(II) ve Ni(II) iyonlarını etkili bir şekilde uzaklaştırmaktadır. Geliştirilen immobilize biyosorbanın fizikokimyasal parametreleriyle birlikte karakterizasyonu ve pratik uygulaması da tartışılmıştır. Cd(II) ve Ni(II) biyosorpsiyonu sırasıyla 30. ve 10. dk'da dengeye ulaşmıştır. İmmobilize biyosorban ile Cd(II) ve Ni(II) giderimi yalancı birinci derece ve yalancı ikinci derece kinetik eşitlikleri kullanarak incelenmiştir. Cd(II) ve Ni(II) biyosorpsiyonu Langmuir izoterm modeline uyum sağlamıştır. Maksimum tek tabakalı biyosorpsiyon kapasitesi 25⁰C'de Cd(II) için 123,76 mg g-1, Ni(II) için ise 42,39 mg g-1 olarak hesaplanmıştır. Geliştirilen biyosorban Cd(II) ve Ni(II)'in gerçek atıksudan uzaklaştırılmasında da başarıyla kullanılmıştır. EDTA ve HNO3 başarılı bir şekilde Cd(II) ve Ni(II) geri kazanımını sağlamış ve kompozit sorban en az 12 biyosorpsiyon-desorpsiyon döngüsü boyunca sabit biyosorpsiyon performansıyla tekrar kullanılmıştır. Sonuçlar, önerilen immobilize biyosorbanın sulu ortamdan Cd(II) ve Ni(II) iyonlarının uzaklaştırılmasında oldukça etkili ve alternatif bir materyal olabileceğini düşündürmektedir.

Abstract:
A novel biomass/polymer composite was fabricated by embedding Thamnidium elegans cells in acrylic network of p(3-Methoxyprophyl)acrylamide p(MPA) enriched with 2-Akrylamido-2-methyl-1-propane sulfonic acid (AMPS). Cd(II) and Ni(II) retention potential of hydrogel p(MPA-co-AMPS) increased by 20.66% and 21.58% times after anionically enrichment. The gel matrix could be effectively entrapped the biomass and resulting immobilized biosorbent applied to remove Cd(II) and Ni(II) from aqueous solutions in batch and continuous modes. The physico-chemical parameters are discussed in addition to characterization, regeneration and application studies of the suggested biosorbent. Equilibrium occurred within 30 min and 10 min for Cd(II) and Ni(II) biosorption. Kinetics of Cd(II) and Ni(II) removal onto immobilized biomass is modeled using the pseudo first order rate and the pseudo second order rate equation. Biosorption for Cd(II) and Ni(II) was fitted to Langmuir isotherm model. Maximum monolayer biosorption capacity was estimated to be 123.76 mg g-1 for Cd(II) and 42.39 mg g-1 for Ni(II) at 25⁰C. Designed composite was successfully applied for the removal of Cd(II) and Ni(II) from industrial wastewater. EDTA and HNO3 can be efficiently used for Cd(II) and Ni(II) recovery and composite biosorbent recycled for at least 12 cycles with nearly stable sorption performance. The results suggest that the proposed immobilized biosorbent might be an effective and alternative material for the removal of Cd(II) ve Ni(II) ions from aquatic media.