Tarımsal atık şeker pancarı küspesi ile sürekli çalışan dolgulu kolonda tekli ve ikili boyarmadde ve metal gideriminin incelenmesi
The investigation of the single and binary dye and metal removals in a continuous column packed with agricultural waste sugar beet pulp
Yazar: ESİN AKIRMAK
Danışman: PROF. DR. ZÜMRİYE AKSU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Bakır (II) iyonu = Copper (II) ion ; Şeker pancarı küspesi = Sugar beet pulp

Özet:
Tekstil endüstrisi atıksularında çok çeşitli boyarmaddeler ve ağır metal iyonları birlikte yer almaktadır. Gemazol Turquoise Blue-G boyarmaddesine ve bakır(II) iyonlarına da bu tür atıksularda sıklıkla rastlanmaktadır. Bu tür kirleticilerin gideriminde, adsorpsiyon son yıllarda üzerinde en çok çalışılan yöntemlerden biridir. Bu tez çalışmasında Gemazol Turquoise Blue-G, bakır(II) iyonları ve Gemazol Turquoise Blue-G-bakır(II) ikili karışımlarının bir şeker fabrikası atığı olan kuru şeker pancarı küspesine adsorpsiyonu sürekli düzende çalışan dolgulu kolonda incelenmiştir.Dolgulu kolonda tekli Gemazol Turquoise Blue-G boyarmaddesi ve tekli bakır(II) iyonu adsorpsiyon çalışmalarında akış hızı ve besleme kirletici derişimlerinin etkileri daha önceki çalışmalardan boyarmadde ve metal iyonu için sırasıyla tayin edilen optimum pH değerleri olan 2.0 ve 4.0'te incelenmiştir. Her iki kirletici için de 1.2 mL/dk akış hızında maksimum kolon kapasitesi ve kolon performansı elde edilmiştir. Bu akış hızında besleme derişiminin boyarmadde için 500 mg/L'ye kadar, bakır(II) iyonu için 250 mg/L'ye kadar arttırılmasıyla, her iki kirletici için dengede ve toplam adsorplanan miktarların arttığı, kolon performans değerlerinin ise azaldığı gözlenmiştir. Her bir kirletici için kolon kırılma eğrilerinin tahmin edilmesi ve kinetik sabitlerin bulunması için Adams-Bohart (veya Wolborska), Thomas ve Yoon-Nelson modelleri deneysel verilere uygulanmıştır.Dolgulu kolonda Gemazol Turquoise Blue-G-bakır(II) ikili karışımlarının kuru şeker pancarı küspesine adsorpsiyonu kirleticilerden birinin derişimi sabit tutulurken diğerinin derişimi değiştirilerek yine aynı akış hızında ve pH 2.0 ve 4.0 değerlerinde gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlar ortamdaki bakır(II) iyonlarının Gemazol Turquoise Blue-G adsorpsiyonunu arttırdığını, ortamdaki Gemazol Turquoise Blue-G varlığının ise bakır(II) adsorpsiyonunu azalttığını göstermiştir. Karışımdaki boyarmadde ve metal iyonu derişimlerinin kolonun boyarmadde ve metal iyonu adsorpsiyon kapasitesi ve yüzde giderimlerine ortak etkisi Yanıt Yüzey Metodu kullanılarak incelenmiştir. İkili karışımda her bileşen için dengede birim adsorbent kütlesi başına adsorplanan miktarlarını ve kolon performans değerlerini verecek ikinci dereceden quadratik polinom eşitlikler bulunarak sistemin üç boyutlu yanıt yüzey eğrileri elde edilmiştir.

Abstract:
Different kinds of dyes and heavy metal ions are present in wastewaters from textile industry. Gemazol Turquoise Blue-G and copper(II) ions are frequently come across in these kinds of wastewaters. Adsorption is one of the most studied techniques used for the removal of these kinds of pollutants. In this thesis, adsorption of single and binary mixtures of Gemazol Turquoise Blue-G dye and copper(II) ions on dried sugar beet pulp, a waste of sugar factory, was investigated in a continuous packed bed column.The effects of flow rate and inlet concentration of each pollutant were investigated at the optimum pH values of 2.0 and 4.0, which determined previously for the adsorption of Gemazol Turquoise Blue-G and copper(II), respectively, in the packed bed column. Maximum column capacity and performance values were determined at the flow rate of 1.2 mL/min for both pollutants. It was observed that equilibrium uptake increased and column performance decreased with increasing inlet Gemazol Turquoise Blue-G concentration up to 500 mg/L and with increasing inlet copper(II) concentration up to 250 mg/L at this flow rate. For each pollutant Adams-Bohart (or Wolborska), Thomas and Yoon-Nelson models were applied to experimental data to predict the breakthrough curves and kinetic constants.The binary adsorption of Gemazol Turquoise Blue-G-copper(II) on the dried sugar beet pulp was performed by changing the inlet concentration of the first component while keeping constant the inlet concentration of the second component at the same flow rate and at the pH values of 2.0 and 4.0. The experimental results pointed out that the presence of Gemazol Turquoise Blue-G in the medium decreased the adsorption of copper(II) ions while the presence of copper(II) ions in the medium increased the adsorption of Gemazol Turquoise Blue-G. The combined effects of dye and metal ion concentrations in the mixture on the column adsorption capacity and column performance of each pollutant were analyzed by using Response Surface Methodology. Second order quadratic polynomial equations that express the equilibrium uptake and column performance of each component in the mixture were found and three dimensional response curves were obtained.