Boyaların sentetik tekstil atık suyundan biyosorpsiyonla giderimi
Dye removal from synthetic textile waste water via biosorption
Yazar: ÖZGE CEBECİ
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE TOSUN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, boya ve tekstil endüstrisi işletmelerinde kullanılan ve çevre için önemli kirlilik nedeni olan boyar maddelerden Remazol Blue RR'nin, ölü Saccharomyces cerevisiae Blue RR biyosorpsiyonu için maksimum  % giderim değerine (% 99,37,  kapasite 111,54 mg/g); pH 2, 250 ppm başlangıç boya derişimi, 25°C ortam sıcaklığı ve 2 g/L biyokütle derişimi koşullarında, mayası ve yer fıstığı kabuğu ile biyosorpsiyonu incelenmiştir. İlk aşamada, hazırlanan sentetik tekstil atık suyunda ortam koşullarına bağlı olarak maksimum giderim ve maksimum biyosorbent kapasite değerleri belirlenmiş, daha sonra biyosorpsiyonun termodinamik ve kinetik çalışmaları gerçekleştirilmiş, son olarak da her iki biyosorbentin giderim prosesleri karşılaştırılmıştır. S.cerevisiae mayası ile Remazol maksimum biyosorbent kapasite değerine (314,88 mg/g, % 78,6 boya giderimi) ise; pH 2, 200 ppm başlangıç boya derişimi, 55°C ortam sıcaklığı ve 0,5 g/L biyokütle derişimi koşullarında ulaşılmıştır. Yer fıstığı kabuğu ile yapılan giderim çalışmalarında ise maksimum % giderim değerine (% 98,42, kapasite 2,23 mg/g); pH 2, 100 ppm başlangıç boya derişimi, 25°C ortam sıcaklığı ve 32 g/L biyokütle derişimi,  maksimum biyosorbent kapasite değerine (13 mg/g, % 41,57 boya giderimi) ise; pH 2, 300 ppm başlangıç boya derişimi, 25°C ortam sıcaklığı ve 8 g/L biyokütle derişimi koşullarında ulaşılmıştır. Kullanılan iki biyosorbent için biyosorpsiyon prosesleri sıcaklık değişimine göre karşılaştırıldığında, işlemin S. cerevisiae mayası için endotermik, yer fıstığı kabuğu için ise ekzotermik olduğu belirlenmiştir. Remazol Blue RR biyosorpsiyonu S. cerevisiae ve yer fıstığı kabuğu biyosorbentlerinin her ikisi için de Langmuir modeli ile, biyosorpsiyon kinetiği ise yalancı ikinci dereceden hız modeli ile iyi açıklanmıştır. S. cerevisiae  ile biyosorpsiyon için aktivasyon  enerjisi  3,59 kcal.mol-1, yer fıstığı kabuğu ile biyosorpsiyon için ise -1,92 kcal.mol-1 olarak belirlenmiştir. S. cerevisiae  ile Remazol Blue RR biyosorpsiyonu  için biyosorpsiyon ısısı 15,63 kcal.mol-1, yer fıstığı kabuğu ile Remazol Blue RR biyosorpsiyonu için biyosorpsiyon ısısı -2,37 kcal.mol-1 olarak hesaplanmıştır.  S. cerevisiae'nın, yer fıstığına göre yüksek kapasitede olması durumunun nedenlerini araştırmak üzere BET ve FTIR analizleri yapılmış ve sonuçlar irdelenmiştir.

Abstract:
In this study, biosorption of Remazol Blue RR dye used in the paint and textile industries and caused a significant environmental pollution by the yeast Saccharomyces cerevisiae and peanut shell has been investigated. At first stage, depending on ambient conditions at prepared synthetic textile waste water, maximum percentage of dye removal and biomass capacity are determined;  then the biosorption thermodynamic and kinetic studies were carried out, finally the removal processes are compared for both biosorbents. For Remazol Blue RR biosorption with S. cerevisiae the maximum percentage of dye removal (% 99,37,  capacity 111,54 mg/g)  was reached at pH 2, 250 ppm initial dye concentration, 25°C ambient temperature and 2 g/L biomass concentration; the maximum biomass capacity (314,88 mg/g, percentage of dye removal 78,6) was reached at pH 2,  200 ppm initial dye concentration, 55°C ambient temperature and 0,5 g/L biomass concentration. For Remazol Blue RR biosorption with peanut shell the maximum percentage of dye removal (% 98,42, capacity 2,23 mg/g) was reached at pH 2, 100 ppm initial dye concentration, 25°C ambient temperature and 32 g/L biomass concentration; the maximum biomass capacity  (13 mg/g, percentage of dye removal 41,57) was reached at pH 2, 300 ppm initial dye concentration, 25°C ambient temperature and 8 g/L biomass concentration. When compared to the temperature change two biosorbents used biosorption processes; it is determined that the process is endothermic for S. cerevisiae and is exothermic for peanut shell. Biosorption of Remazol Blue RR dye by S. cerevisiae and peanut shell for both was explained well with Langmuir model and biosorption kinetics of these dye ions follows pseudo-second order rate model. Activation  energies for dye ions were determined as 3,59 kcal.mol-1for biosorption of Remazol Blue RR dye by S. cerevisiae and as -1,92 kcal.mol-1 for biosorption of  Remazol Blue RR dye by peanut shell. Biosorption heat for biosorption of Remazol Blue RR dye ions by S. cerevisiae were calculated as 15,63 kcal.mol-1 and were calculated as -2,37 kcal.mol-1 by peanut shell. To investigate reasons of having S. cerevisiae's higher biomass capacity than peanut shell, BET and FTIR analysis were applied and results were discussed.