Asitle modifiye edilmiş sepiyolit ve illit minerallerinin sulu ortamdan kongo kırmızısı boyasının gideriminde kullanımı
The use of acid-modified sepiolite and illlite minerals for the removal of congo red dye from aqueous medium
Yazar: ELİF İREM ÖZDEMİRAY
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ESEN MARTI
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında iki kil minerali, sepiyolit ve illit, çeşitli asitlerle modifiye edilmiş ve daha sonra zehirli bir boya olan Kongo kırmızısının sulu çözeltilerden gideriminde kullanılmak üzere test edilmişlerdir. Kil mineralleri farklı mineral asitlerle ve organik asitlerle modifiye edilmiş ve en yüksek adsorpsiyon verimlerine sülfürik asit ve sitrik asit ile ulaşılmıştır. Çalışma bünyesinde aynı zamanda anyonik bir boya olan Kongo kırmızısının sulu ortamlardan adsorpsiyon yöntemi ile bu adsorbanlar kullanılarak giderimine pH, temas süresi, adsorban dozu, başlangıç boya çözeltisi derişimi ve sıcaklık gibi süreç parametrelerinin etkileri incelenmiştir. En yüksek verimlere çalışılan en düşük pH değerinde ulaşılsa da hem verim değerlerinin yakın olması hem de renk stabilitesinin daha iyi olması sebebiyle diğer çalışmalarda sulu faz pH değeri değiştirilmemiş ve pH 8 civarında tutulmuştur. Çalışılan tüm adsorbanlar ile görünür ikinci derece kinetik model ile yüksek uyum yakalanmıştır. Adsorpsiyon verimi adsorban dozu ile artmış ve boya derişimi ile azalmıştır. Buna karşın en yüksek adsorpsiyon kapasitesine en yüksek boya derişiminde ve en düşük adsorban dozunda ulaşılmıştır. Her iki mineral için de modifikasyon ile birlikte adsorpsiyon kapasitesinin 3-4 kat arttığı gözlenmiştir. Adsorpsiyon verimlerinin illit için %50 mertebelerinde arttığı gözlenirken sepiyolit için bu artışın çok daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Tüm malzemeler için sıcaklıkla birlikte adsorpsiyon verimi azalmış ve sürecin ekzotermik olduğu gösterilmiştir. İzoterm çalışmaları denge verisinin en iyi Langmuir izoterm modeli ile açıklandığını göstermiştir. Fakat verilerin Freundlich modeli ile de kısmen uyumlu olduğu gözlenmiştir. Böylece tez çalışmasında illit ve sepiyolit killerinin asitlerle modifiye edilmeleri sonucunda daha etkili adsorbanlar elde edildiği ortaya konmuştur.

Abstract:
In this thesis, two clay minerals, sepiolite and illite, were modified with various acids and then tested for the removal of Congo red, an toxic dye, from aqueous solutions. Clay minerals were modified with different mineral acids and organic acids and the highest adsorption efficiencies were achieved with sulfuric acid and citric acid. The effects of process parameters such as pH, contact time, adsorbent dose, initial dye solution concentration and temperature on the removal of Congo red, which is also an anionic dye, from aqueous media by adsorption using these adsorbents were investigated. Although the highest efficiencies were achieved at the lowest pH value studied, the pH value of the aqueous phase was not changed and pH was kept around 8 in the other studies since both the efficiency values were close and the color stability was better. High agreement with the  pseudo-second-order kinetic model was obtained with all adsorbents studied. Adsorption efficiency increased with adsorbent dose and decreased with dye concentration. In contrast, the highest adsorption capacity was achieved at the highest dye concentration and the lowest adsorbent dose. It was observed that the adsorption capacity increased 3-4 times with modification for both minerals. Adsorption efficiencies increased by 50% for illite, while this increase was much higher for sepiolite. For all materials, adsorption efficiency decreased with temperature and the process was shown to be exothermic. Isotherm studies showed that the equilibrium data were best explained by the Langmuir isotherm model. However, it was observed that the data were also partially compatible with the Freundlich model. Thus, in the thesis study, it was revealed that more effective adsorbents were obtained by modifying illite and sepiolite clays with acids.