Montmorillonit'in tekstil boyar maddesi (Metilen mavisi) gideriminde kullanımının araştırılması

Abstract

Boya üretim endüstrilerinin yanı sıra boya tüketen endüstrilerden gıda, kağıt, plastik, tekstil gibi alıcı ortama verilen boyar madde içeren atık sular en önemli su kirliliği kaynaklarından biridir. Renk giderimi olmaksızın bu atıkların çevreye deşarjı ciddi sağlık problemlerine yol açmaktadır. Bu tezde sulu çözeltilerden metilen mavisi gideriminde Türkiye' de bol miktarda rezervi bulunan montmorillonitin muhtemel kullanılabilirliği kesikli adsorpsiyon tekniği ile araştırıldı. Ön denemeler montmorillonitin bu amaç için etkili olduğunu ve bu kil minerali ile adsorpsiyon dengesine yaklaşık 24 saatte ulaşılabileceğini gösterdi. Çalışmada denemeler başlangıç boya madde konsantrasyonu, katı/sıvı oranı, başlangıç çözelti pH'sı, sıcaklık, karıştırma hızı, iyon şiddeti ile değişimi zamanının bir fonksiyonu olarak ele alındı. Bu giderim işlemine ait izotermi saptamak için elde edilen veriler Freundlich ve Langmuir gibi yaygın olarak kullanılan izoterm bağıntıları uygulandı. Langmuir bağıntısının Freundlich'e göre adsorpsiyon datalarına daha iyi bir uyum gösterdiği bulundu, bu uyum kullanılabilir noktaların kil yüzeyinde homojen olarak dağılmış olduğunu göstermektedir. Ayrıca elde edilen kinetik dataların yalancı birinci mertebe, ikinci mertebe, yalancı ikinci mertebe ve intra-partikül difüzyon modellerine uygunluğu adsorpsiyon mekanizmasını açıklamak için test edildi. Kinetik verilerin yalancı ikinci mertebe ve intra-partikül difüzyon modellerine uyduğu tespit edildi. Termodinamik parametreler olarak aktivasyon enerjisi Ea, entalpi ∆H*, entropi ∆S* ve serbest enerji değişimi ∆G* hesaplandı. Hesaplanan bu parametreler kil yüzeyindeki metilen mavisinin adsorpsiyonunun fiziksel adsorpsiyonun baskın olduğunu ve adsorpsiyon prosesinin endotermik olduğunu gösterdi.

Dye effluents from dye manufacturing and dye consuming industries such as food, paper, plastic, textile, etc. are one of the most problematic water pollution causes. The discharge of these effluents without decoloration to receiving environments results in serious health problems as some are of carcinogenic effects on living organism In this thesis, the potential usability of montmorillonite, vast in Turkey, to remove methylene blue (MB) from its aqueous solutions was investigated. by batch adsorption technique. Preliminary experiments showed that montmorillonite was effective for this purpose and adsorption equilibrium could be reached in about 24 hours. Subsequent experiments were carried out as a function of initial dye concentration, solid/liquid ratio, initial solution pH, temperature, agitation speed, ionic strength and agitation time. Adsorption equilibrium data obtained by a series of experiments carried out in a water bath were employed with common isotherm equations such as the Freundlich and the Langmuir. It was found that the Langmuir equation appears to fit the equilibrium data better than the Freundlich model indicating homogenity of the clay surface (i.e. homogen distribution of cites available). Furthermore, the fitness of the kinetics data to common kinetics models such as the pseudo-first-order, the second-order, the pseudo-second-order and intra-particle diffusion models was tested to elucidate adsorption mechanism. Kinetics data conformed to the pseudo-second-order and inta-particle diffusion models indicating chemisorption and rate controlling mechanism respectively. In addition, thermodynamic parameters, activation energy Ea, enthalpy ∆H*, entropy ∆S*, and free energy change ∆G* were calculated. The value of the calculated parameters indicated that the physical adsorption of MB on the clay was dominant and the adsorption process was also endothermic.