Remozal brıllıant blue r (RBBR) boyar maddesinin kitosan kaplı montmorillonit ile gideriminin araştırılması
Investigation of removal remosal brilliant blue r (RBBR) paint material with chitoscan coated montmorillonite
Yazar: ZEHRA TOPAL
Danışman: DOÇ. DR. ASUDE ATEŞ
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Boyar madde içeren renkli atık sular kompleks kimyasal yapıya sahiptir. Bu sebeple arıtılmaksızın alıcı ortama direkt deşarjı çevre üzerinde olumsuz etkilere sebep olabilmektedir. Dolayısıyla bu tip güçlü renk içeriğine sahip atık sular uygun yöntemlerle arıtıldıktan sonra alıcı ortama verilmelidir. Geleneksel arıtım yöntemlerinden adsorpsiyon prosesi ile renk giderimi gerçekleştirilebilmektedir. 

Bu çalışmada kitosan, montmorillonit ile kaplanmıştır. Bu işlem neticesinde kitosan kaplı montmorillonit (KKM) adsorbanı sentezlenmiştir.  Sentezlenmiş olan KKM adsorbanının SEM, FTIR ve XRD incelemeleri yapılarak karakteristik özellikleri tanımlanmıştır. Ardından Remozal Brilliant Blue R (RBBR) boyar maddesini içeren sulu çözeltiden kitosan ve KKM adsorbanları ile adsorpsiyon prosesi uygulanarak renk giderimi incelenmiştir 

Adsorpsiyon prosesinde KKM adsorbanı ile pH (2-9), işlem süresi (5-120 dk), başlangıç boyar madde konsantrasyonu (50-300 mg/L), adsorbent miktarı (0,05-0,5 g) ve işlem sıcaklığı (293-313 K) parametrelerinin adsorpsiyon kapasitesi üzerine etkileri incelenmiştir. pH: 2 boyar madde konsantrasyonu: 100 mg/L, adsorban miktarı: 0,1 g, sıcaklık: 303 K ve temas süresi: 120 dk optimum koşullarında KKM üzerine RBBR'nin maksimum adsorpsiyon kapasitesi (qm) 232,55 mg/g; kitosan üzerine RBBR'nin maksimum adsorpsiyon kapasitesi (qm) 175,43 mg/g olarak elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar ile denge izoterminin Langmuir eşitliğine, kinetik modelin ise yalancı ikinci derece denklemine uyum sağladığı belirlenmiştir. Adsorpsiyon termodinamiği incelendiğinde KKM üzerine RBBR'nin ∆H:68,19 kJ/mol ve ∆S:0,245j/mol.K olarak bulunmuştur. Elde edilen sonuçlar neticesinde Standart Gibbs Serbest Enerji değerleri KKM için 293, 303 ve 313K'de verilen sıra ile -3,37; -6,15 ve -8,27 kJ/mol kitosan için 293, 303 ve 313K'de verilen sıra ile -0,92; -1,35 ve -1,64 kJ/mol olarak hesaplanmış ve sonucun negatif olduğu bulunmuştur. Geri kazanım için HCl ve NaOH desorbentleriyle RBBR'nin desorpsiyon çalışması gerçekleştirilmiştir.

Elde edilen deneysel sonuçlar, reaktif boyar madde olan RBBR ile hazırlanan sulu çözeltiden, sentezlenmiş olan KKM'nin giderimi için doğal, düşük maliyetli ve kolay uygulanabilir adsorban olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Colored wastewater containing dyes has a complex chemical structure. Direct discharge to the receiving environment without purification can cause negative effects on the environment. Therefore, wastewater with a strong color content of this type should be treated by appropriate methods and then fed to the receiving environment. Color removal can be realized by adsorption process, which is one of the traditional treatment methods.

In this study, chitosan was coated with montmorillonite. As a result of this process, chitosan coated montmorillonite (KKM) adsorbent was synthesized. SEM, FTIR, XRD and BET examinations of the synthesized KKM adsorbent were identified. Then, the color removal was investigated by applying adsorption process with chitosan, montmorillonite and KKM adsorbents from the aqueous solution containing Remozal Brilliant Blue R (RBBR) dye.

The effects on adsorption capacity of parameters such as initial pH (2-9), contact time (5-120 min), initial dye concentration (50-300 mg/L), adsorbent amount (0.05-0.5 g) and temperature (293-313 K) were analyzed via adsorption process with KKM adsorbent. Optimum conditions were determined as pH of 2, dye concentration of 100 mg/L, adsorbent amount of 0.1 g, temperature of 293 K and contact time of 120 min. At its optimum conditions, it was determined that the maximum adsorption capacity (qm) of RBBR on KKM was 232.55 mg/g and the qm of RBBR on chitosan was 175.43 mg/g. It is determined that the results attained fitted Langmuir model of equation isotherms and pseudo second order of kinetic model. It is determined that the results attained fitted Langmuir equation and pseudo second order of equation isotherms and kinetic models, respectively. It was found as ∆H: 68.19 kJ/mol and ∆S: 0.245 j/mol.K when adsorption thermodynamics is examined. It was calculated as Standard Gibbs Free Energy values at 293, 303 and 313K for KKM-3.37, -6.15 and -8.27 kJ/mol, for chitosan -0.92, -1.35 and -1.64 kJ/mol, respectively. The result was found to be negative. For regeneration process, desorption study of RBBR using HCl and NaOH desorbents was performed.

The experimental results obtained showed that it is a natural, low cost and easily applicable adsorbent for the removal of dye by the synthesized KKM from the aqueous solution prepared with the reactive dye RBBR.