Sulu çözeltilerden bazı boyar maddelerin uzaklaştırılmasında kullanılacak doğal adsorbanların geliştirilmesi
The development natural adsorbents to be used for removing some dyestuff from aqueous solutions
Yazar: EMEL MORAL
Danışman: PROF. DR. FETHİYE GÖDE
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Biyokömür = Biochar ; Metilen mavisi = Methylene blue ; Yenidünya = Loquat ; Çöven = Soapwort ; İğde = Oleaster

Özet:
Bu çalışmada, boyar maddeleri sulu ortamdan uzaklaştımak için yaygın bir yöntem olan adsorpsiyon yöntemi kullanılmıştır. İğde(elaeagnus angustifolia) çekirdekleri, yenidünya (eriobotrya japonica) çekirdekleri ve çöven (gypsophila) kökleri boya adsorpsiyon kapasitesini arttırmak için biyokömür ve manyetik biyokömür haline getirilerek adsorban olarak kullanılmıştır. Hazırlanan adsorbanların sıfır yük noktaları bulunmuş, fonksiyonel grupları ve yüzey morfolojileri FT-IR, BET, XRD ve SEM-EDS analizleri ile karakterize edilmiştir. Adsorpsiyon süreci pH, temas süresi, adsorban miktarı, başlangıç boya konsantrasyonu ve sıcaklık gibi farklı parametreler kullanılarak kinetik, denge ve termodinamik açıdan değerlendirilmiştir. Biyokömür haline getirilmiş iğde çekirdekleri (b-EA) ve demirle modifiye edilmiş iğde çekirdekleri (mb-EA) üzerine metil mavisi (MM) ve metilen mavisi (MnM) sorpsiyonu endotermik bir süreçtir. R2 değerleri, hesaplanan ve deneysel adsorpsiyon kapasitesi değerleri karşılaştırılmıştır (R2= 0,9997 b-EA-MM, R2 = 0,9995 mb-EA-MM, R2= 0,9963 b-EA-MnM ve R2 =0,9996 mb-EA-MnM). Her iki adsorbanın MM ve MnM adsorpsiyon süreci yalancı ikinci dereceden kinetik modelle uyumlu bulunmuştur. b-EA ve mb-EA Langmuir adsorpsiyon izotermine (b-EA-MM için R2=0,963, mb-EA-MM için R2=0,993, b-EA-MnM için R2=0,995, mb-EA-MnM için R2=0,998) uyarken, maksimum adsorpsiyon kapasitesi b-EA-MM için 55,249 mg/g, mb-EA-MM için 66,225 mg/g, b-EA-MnM için 21,739 mg/g ve mb-EA-MnM için 22,422 mg/g bulunmuştur. Biyokömür haline getirilmiş yenidünya çekirdekleri (b-ER) ve demirle modifiye edilmiş yenidünya çekirdekleri (mb-ER) üzerinde MM ve MnM sorpsiyonu ekzotermik bir süreçtir. R2 değerleri, hesaplanan ve deneysel adsorpsiyon kapasitesi değerleri karşılaştırılmıştır (R2= 0,994 b-ER-MM, R2 = 0,998 mb-ER-MM, R2= 0,992 b-ER-MnM ve R2 =0,983 mb-ER-MnM). b-ER ve mb-ER için MM ve MnM adsorpsiyon sürecinin yalancı ikinci dereceden kinetik modele uyduğu görülmüştür. Adsorpsiyon izotermleri incelendiğinde Langmuir adsorpsiyon izotermine daha uygun olduğu görülmüştür. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi b-ER-MM için 31,746 mg/g, mb-ER-MM için 67,568 mg/g, b-ER-MnM için 40,650 mg/g ve mb-ER-MnM için 81,697 mg/g bulunmuştur. Biyokömür haline getirilmiş çöven kökleri (b-GA) ve demirle modifiye edilmiş çöven kökleri (mb-GA) üzerinde MM ve MnM sorpsiyonu ekzotermik bir süreçtir. R2 değerleri, hesaplanan ve deneysel adsorpsiyon kapasitesi değerleri karşılaştırılmıştır (R2= 0,947 b-GA-MM, R2=0,989 mb-GA-MM, R2=0,987 b-GA-MnM ve R2 = 0,998 mb-GA-MnM). Her iki adsorban için MM ve MnM adsorpsiyon sürecinin yalancı ikinci dereceden kinetik modele uyduğu görülmüştür. Adsorpsiyon izotermleri incelendiğinde Langmuir adsorpsiyon izotermine daha uygun olduğu görülmüştür. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi b-GA-MM için 17,065 mg/g, mb-GA-MM için 44,444 mg/g, b-GA-MnM için 28,011 mg/g ve mb-GA-MnM için 49,505 mg/g bulunmuştur.

Abstract:
In this study, adsorption method, which is a common method, was used to remove dyestuffs from aqueous media. Silverberry (elaeagnus angustifolia) seeds, loquat (eriobotrya japonica) seeds and soaproot (gypsophila) were used as adsorbent by turning them into biochar and magnetic biochar to increase the dye adsorption capacity. Point of zero charge of the prepared adsorbents were found, their functional groups and surface morphologies were characterized by FT-IR, BET, XRD and SEM-EDS analyses. The adsorption process was evaluated in terms of kinetics, equilibrium and thermodynamics using different parameters such as pH, contact time, amount of adsorbent, initial dye concentration and temperature. The sorption of methyl blue (MM) and methylene blue (MnM) on biochar of silverberry seeds (b-EA) and iron-modified silverberry seeds (mb-EA) is an endothermic process. R2 values, calculated and experimental adsorption capacity values were compared (R2= 0,9997 b-EA-MM, R2 = 0,9995 mb-EA-MM, R2= 0,9963 b-EA-MnM and R2=0,9996 mb-EA-MnM) for both adsorbents. For MM and MnM adsorption process, it is compatible with the pseudo second order kinetic model. b-EA and mb-EA Langmuir adsorption isotherm (R2=0,963 for b-EA-MM, R2=0,993 for mb-EA-MM, R2=0,995 for b-EA-MnM, R2=0,998 for mb-EA-MnM) suitable. The maximum adsorption capacity was 55,249 mg/g for b-EA-MM, 66,225 mg/g for mb-EA-MM, 21,739 mg/g for b-EA-MnM and 22,422 mg/g for mb-EA-MnM. The sorption of MM and MnM on biochar of loquat seeds (b-ER) and iron-modified loquat seeds (mb-ER) is an exothermic process. R2 values, calculated and experimental adsorption capacity values were compared (R2=0,994 b-ER-MM, R2 = 0,998 mb-ER-MM, R2=0,992 b-ER-MnM and R2=0,983 mb-ER-MnM) b-ER and for mb-ER, the MM and MnM adsorption process was found to fit the pseudo second order kinetic model. When the adsorption isotherms were examined, it was seen that it was more suitable for the Langmuir adsorption isotherm. The maximum adsorption capacity was 31,746 mg/g for b-ER-MM, 67,568 mg/g for mb-ER-MM, 40,650 mg/g for b-ER-MnM and 81,697 mg/g for mb-ER-MnM. The sorption of MM and MnM on biochar of soaproot (b-GA) and iron-modified soaproot (mb-GA) is an exothermic process. R2 values, calculated and experimental adsorption capacity values were compared (R2=0,947 b-GA-MM, R2=0,989 mb-GA-MM, R2=0,987 b-GA-MnM and R2=0,998 mb-GA-MnM) for both adsorbents. For MM and MnM adsorption processes, it was observed that the pseudo second order kinetic model fits. When the adsorption isotherms were examined, it was seen that more suitable for the Langmuir adsorption isotherm. Maximum adsorption capacity was 17,065 mg/g for b-GA-MM, 44,444 mg/g for mb-GA-MM, 28,011 mg/g for b-GA-MnM and for mb-EA -MnM, 49,505 mg/g was found.