FINDIK KÜSPESİ İLE SULU ÇÖZELTİLERDEN BOYARMADDE GİDERİMİ

Transkript

1 Onuncu Ulusal Kimya Mühndisliği Kongrsi, 3-6 Eylül 202, Koç Ünivrsisi, İsanbul FINDIK KÜSPESİ İLE SULU ÇÖZELTİLERDEN BOYARMADDE GİDERİMİ Vyis Sln a,*, Özlm Sln a, Esra Zöğ a, Dursun Özr a, a Fıra Ünivrsisi Mühndislik Fakülsi Kimya Mühndisliği Bölümü, ELAZIĞ, vsln@fira.du.r, ozlmb38@homail.com, sra_zog@windowsliv.com, dozr@fira.du.r ÖZET Bu çalışmada, C.I. Raciv Rd 95 (RR95) boyarmaddsinin düşük maliyli bir adsorbn olan fındık küspsi il sulu çözlilrdn gidrimi üzrin başlangıç ph ı, başlangıç boyarmadd konsanrasyonu, sıcaklık v adsorbn dozu gibi paramrlrin kilri mas sürsin bağlı olarak inclnmişir. Fındık küspsi il RR95 boyarmaddsinin gidrimind opimum başlangıç ph dğri 2.0 olarak sçilmişir. Başlangıç konsanrasyonu 250 il 500 mg/l arasında dğişn RR95 boyarmadd çözlilrinin farklı sıcaklıklarda (25, 35, 45 v 55 o C) fındık küspsi il mas irilmsi sonucunda ld diln dng vrilri Langmuir v Frundlich adsorpsiyon izormlrin uygulanmışır. Sıcaklığın 25 o C dn 55 o C y çıkarılmasıyla Langmuir şiliğindn hsaplanan maksimum adsorpsiyon kapasisi (q max ) mg/g dğrindn mg/g dğrin yükslmişir. Langmuir izorm vrilrini kullanarak rmodinamik paramrlr ( H o, G o, S o ) hsaplanmış v hsaplanan pross nalpisi ( H o =3.38 kj/mol) doğrulusunda prossin ndormik olduğu sonucuna varılmışır. RR95 boyarmaddsinin adsorpsiyonunun farklı sıcaklıklarda, süry bağlı olarak inclndiği dnylrin sonuçları sözd I. v sözd II. drcdn kinik modllr uygulanarak modl ai kinik sabilr oraya konulmuşur. Anahar Klimlr: Adsorpsiyon, Raciv Rd 95, Fındık küspsi, Kinik modllr, Adsorpsiyon izormlri.. GİRİŞ Endüsrid kullanılan boyarmaddlrin snik köknli olması, karmaşık aromaik molkülr yapıları, birdn fazla çif bağ v dğişik fonksiyonl gruplar içrmsi boyar maddlrin kararlı yapıda olmasını sağlamaka v doğada biyolojik olarak bozunabilirliğini daha da zorlaşırmakadır []. Günümüzd yaklaşık 00,000 farklı icari boyarmadd v pigmn bulunmakla birlik dünya çapında yıllık 700,000 onun üzrind bir ürim grçklşirilmkdir [2]. Ürimi yapılan bu boyarmadd v pigmnlrin kullanım snasındaki kayıplar sonucunda yaklaşık %0-5 inin alıcı orama vrildiği ahmin dilmkdir. Mydana gln bu kirlilik alıcı oramlarda sik görünüyü bozmaka, suyun ışık gçirgnliğini v gazların çözünürlüğünü azalmaka, dolayısıyla sudaki yaşamın foosnik akivisini kilmsinin yanı sıra oksik kilri d olabilmkdir [3]. Adsorpsiyon, boyarmaddlrin aık sulardan uzaklaşırılmasında kullanılan kili v iyi bilinn yönmlrdn birisidir. Adsorpsiyon prosslrind kullanılan adsorbnlrin ürimi, pross maliyini kilyn n önmli fakörlrdndir. Adsorpsiyon prosslrind kullanılan adsorbnlr, konomik dğri olmayan kaynaklardan, çşili ndüsriyl prosslrd açığa çıkan aıklardan v yan ürünlrdn ld dilrk pross maliyinin azalılması hdflnmkdir [4]. Fındık yağının ldsi sonrasında griy kalan fındık küspsi il C.I. Raciv Rd 95 (RR95) boyarmaddsinin sulu çözlilrdn uzaklaşırılmasının araşırıldığı bu çalışmada, başlangıç ph ı, başlangıç boyarmadd konsanrasyonu, sıcaklık v adsorbn dozu gibi paramrlrin adsorpsiyon vrimi üzrin kilri mas sürsin bağlı olarak inclnmişir. Sıcaklığın kisinin inclndiği dnylrdn ld diln vrilr sözd I. v sözd II. drcdn kinik modllr uygulanarak, RR95 boyarmaddsi için adsorpsiyon prossinin hız sabilri

2 Onuncu Ulusal Kimya Mühndisliği Kongrsi, 3-6 Eylül 202, Koç Ünivrsisi, İsanbul hsaplanmışır. Ayrıca, farklı sabi sıcaklıklarda grçklşiriln dnylrdn ld diln dng vrilrinin Langmuir v Frundlich izormlrin uygulanarak adsorpsiyon prossin ai bazı rmodinamik paramrlr hsaplanmışır. 2. DENEYSEL YÖNTEM Adsorplayıcı malzm olarak kullanılan fındık küspsi v boyarmadd olarak kullanılan C.I. Raciv Rd 95 (Tablo., Şkil.) yrl işlmlrdn min dildi. Çalışmada adsorbn olarak kullanılan fındık küspsi msh boyuundaki fraksiyonu dnylrd kullanılmışır. Adsorpsiyon dnylri, 600 ml çalışma hacmindki 000 ml lik silindirik bir balonda grçklşirildi. Sıcaklık konrolü için rmosalı bir su banyosu kullanıldı. Boyarmadd çözlisi v adsorbn süspansiyonu sabi hızda (400 rpm) bir miksr yardımıyla karışırıldı. Oramda adsorplanmadan kalan boyarmadd mikarı spkrofoomrik (Jnway) olarak blirlndi. RR95 boyarmaddsi için yapılan dalga boyu aramasında maksimum absorbans 540 nm dalga boyunda ld dildi. Başlangıç ph ları çözli oplam hacmini kilmyck oranda drişik v syrlik HCl v NaOH ilavsiyl ayarlandı. ( C0 C )* V q ( mg / g) () M C0 C Adsorpsiyon,% C0 *00 (2) Bu şiliklrd; q, adsorpsiyon kapasisi vya adsorpsiyon yoğunluğu (mg/g); C o, adsorplanan boyarmaddnin başlangıç çözlisindki konsanrasyonunu (mg/l); C, hrhangi bir sürsi sonunda çözlid kalan boyarmadd konsanrasyonunu (mg/l); V, çözli hacmini (L) v M is kullanılan adsorbnin külsini (g) gösrmkdir. Tablo. C.I. Raciv Rd 95 (RR95) boyarmaddsi. Sınıfı Kimyasal Sınıfı Ticari v Gnl Adı Rakif Monoazo Synozol Rd HF-6BN 50% C.I. Raciv Rd 95 Molkül Formülü C 3 H 9 ClN 7 Na 5 O 9 S 6 Molkül Ağırlığı (g/gmol) 36,3 λmax ( nm) 540 Şkil. C.I. Raciv Rd 95 boyarmaddsinin molkül yapısı [5]. 2

3 q (mg/g) Onuncu Ulusal Kimya Mühndisliği Kongrsi, 3-6 Eylül 202, Koç Ünivrsisi, İsanbul 3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA Sulu çözlilrd grçklşiriln adsorpsiyon prosslrind, adsorpsiyon vrimini kilyn n önmli paramrlrdn biri oramın ph ıdır. Fındık küspsi il RR95 boyarmaddsinin sulu çözlilrdn uzaklaşırılmasında başlangıç ph sının kisi, farklı başlangıç ph larındaki 200 mg/l konsanrasyonundaki RR95 çözlilrinin g/l dozundaki fındık küspsi il 300 dk süryl 400 rpm karışırma hızında 25 o C d mas irilmsiyl inclnmişir. Eld diln sonuçlar Şkil 2 d vrilmişir ph :. ph :.5 ph : 2.0 ph : 2.5 ph : Adsorpsiyon sürsi, dk Şkil 2. Fındık küspsi il RR95 boyarmaddsinin adsorpsiyonuna başlangıç ph ının kisi (Şarlar: 600 ml 200 mg/l RR95 boyarmadd çözlisi, g/l dozunda v msh boyuunda fındık küspsi, mas sıcaklığı: 25 o C, mas sürsi 300 dk). RR95 boyarmaddsi için maksimum adsorpsiyon vrimi ph.5 d ld dilmkdir. Ancak ph nın.5 ayarlanmasında fazla asi ilavsi grkmsi ndniyl adsorpsiyon vrimi oldukça yakın olan ph 2.0 dğri bundan sonraki paramrlr inclnirkn sas alınmışır. Sulu çözlilrd grçklşiriln adsorpsiyon prosslrind ph a bağlı olarak oramın iyonik yükü v adsorbnin yüzy özlliklri dğişmkdir. Kuvvli asidik oramlarda kullanılan adsorbnlrin yüzylri H 3 O + bakımından daha yoğundur. Böylc poziif yüklü adsorbn yüzyi il SO 3, OH, Cl, COOH gibi ngaif yüklü grupları içrn anyonik karakrli rakif boyarmaddlr arasındaki lkrosaik kilşimlr bağlı olarak düşük ph dğrlrind yüksk gidrim gözlnmişir [6]. Başlangıç boyarmadd konsanrasyonunun adsorpsiyon vrimin kisinin inclndiği dnylr, başlangıç ph ı 2.0 olan 50 v 325 mg/l arasında dğişn konsanrasyonlarındaki boyarmadd çözlilri il g/l dozundaki soya küspsinin 25 o C d mas irilmsiyl grçklşirilmişir. Eld diln sonuçlar Şkil 3 d vrilmişir. Başlangıç boyarmadd konsanrasyonu, sulu v kaı fazlar arasındaki üm molküllrin kül ransfri dirnçlrini aşması için önmli bir iici güç sağlar [7]. Adsorplanan boyarmadd mikarının başlangıç boyarmadd konsanrasyonu il arışı sürücü güç olan konsanrasyon farkının arışıyla, yüksk konsanrasyonlardaki düşük adsorpsiyon vrimi is adsorpsiyon bölglrinin doygunluğu il açıklanabilir. Bu durum adsorbn yüzyindki bölglrin adsorpsiyonu sınırlayan bir fakör olduğunu gösrmkdir [8]. 3

4 q (mg/g) q (mg/g) Onuncu Ulusal Kimya Mühndisliği Kongrsi, 3-6 Eylül 202, Koç Ünivrsisi, İsanbul Başlangıç boyarmadd konsanrasyonu, mg/l Şkil 3. Fındık küspsi il RR95 boyarmaddsinin adsorpsiyonuna başlangıç boyarmadd konsanrasyonunun kisi (Şarlar: 600 ml RR95 boyarmadd çözlisi, ph: 2.0, g/l dozunda v msh boyuunda fındık küspsi, mas sıcaklığı: 25 o C). Sıcaklığın adsorpsiyon vrimi üzrin kisi, başlangıç ph ı 2.0 olan 225 mg/l konsanrasyonundaki RR95 boyarmadd çözlilri il g/l dozundaki fındık küspsinin farklı sabi sıcaklıklarda (25, 35, 45 v 55 o C) mas irilmsiyl inclnmişir. Eld diln sonuçlar Şkil 4 d vrilmişir C 35 C 45 C 55 C Adsorpsiyon sürsi, dk Şkil 4. Fındık küspsi il RR95 boyarmaddsinin adsorpsiyonuna sıcaklığın kisi (Şarlar: 600 ml 225 mg/l RR95 boyarmadd çözlisi, g/l dozunda v msh boyuunda fındık küspsi, ph b =2.0, mas sürsi 300 dk). Farklı sıcaklıklarda (25-55 o C) süry bağlı olarak ld diln adsorpsiyon vrilri sözd I. v sözd II. drcdn kinik modllr uygulanmışır. Sözd I. drcdn doğrusallaşırılmış kinik ifad (3) nolu şilik il vrilmişir; log k (3) q q logq 4

5 % Gidrm Onuncu Ulusal Kimya Mühndisliği Kongrsi, 3-6 Eylül 202, Koç Ünivrsisi, İsanbul Sözd II. drcdn doğrusallaşırılmış kinik ifad (4) nolu şilik il vrilmişir; q 2 k2q q (4) Burada, k sözd I. drcdn hız sabii (dk - ), k 2 sözd II. drcdn hız sabii (g/mg.dk), mas sürsi, q v q is dngdki v hrhangi bir andaki birim kül başına adsorplanan mikarları ifad mkdir. Eld diln sonuçlar Tablo 2. d vrilmişir. Tablo 2. Fındık küspsi il RR95 boyarmaddsinin adsorpsiyonuna ilişkin sözd I. v sözd II. drcdn kinik modl sabilri (Şarlar: 600 ml 225 mg/l RR95 boyarmadd çözlisi, g/l dozunda v msh boyuunda fındık küspsi, ph b =2.0). Sözd I. Drcdn kinik modl Sözd II. Drcdn kinik modl Sıcaklık q q h k *0 3 ( o C) (mg/g) (mg/g) (dk. - R 2 q q h2 k 2 *0 4 ) (mg/g) (mg/g) (g/mg.dk) R Tablo 2 dn d görüldüğü gibi fındık küspsi il RR95 boyarmaddsinin adsorpsiyon prossinin sözd II. drcdn kinik modl daha iyi uyduğu hm dnklmlr ilişkin rgrsyon kasayılarından hm d dnysl v orik olarak hsaplanan dng vrilrinin karşılaşırılmasından görülmkdir. RR95 boyarmaddsinin fındık küspsi il adsorplanma vrimi üzrin adsorbn dozunun kisi, başlangıç ph ı 2.0 olan 225 mg/l konsanrasyonundaki RR95 boyarmadd çözlilrinin 0.5, 0.75,.0,.5 v 2.0 g/l arasında dğişn dozlardaki fındık küspsi il 25 o C d mas irilmsiyl inclnmiş v ld diln sonuçlar Şkil 5 d vrilmişir g/l 0.75 g/l.0 g/l.5 g/l 2.0 g/l Adsorpsiyon sürsi, dk Şkil 5. Fındık küspsi il RR95 boyarmaddsinin adsorpsiyonuna adsorbn dozunun kisi (Şarlar: 600ml 225 mg/l RR95 boyarmadd çözlisi, ph: 2.0, msh boyuunda soya küspsi, mas sıcaklığı: 25 o C). Adsorpsiyon izormlri olarak bilinn dng vrilri, adsorpsiyon sismini anımlamak için grklidir. Bu vrilr, sism şarları alında kirliliğin birim külsini gidrmk için grkli 5

6 Onuncu Ulusal Kimya Mühndisliği Kongrsi, 3-6 Eylül 202, Koç Ünivrsisi, İsanbul adsorbn mikarını v kapasisini blirlmk amacıyla kullanılır. İzorm çalışmaları, başlangıç konsanrasyonu 250 il 500 mg/l arasında dğişn RR95 boyarmadd çözlisi v g/l dozunda fındık küspsi il 25, 35, 45 v 55 o C sabi sıcaklıklarda opimum sürd mas irilrk grçklşirilmişir. Çalışmanın bu bölümünd ld diln vrilr (5) v (6) numaralı şiliklrl vriln Langmuir v Frundlich izormlrin uygulanarak pross ilişkin sabilr blirlnmişir. qmax K ac q (5) K C q f a n K C (6) Bu şiliklrd yr alan sabilrdn; q max (mg/g) maksimum adsorpsiyon kapasisini, K a (L/mg) is adsorpsiyon dngsi il ilgili Langmuir sabiini gösrirkn, K f v n Frundlich sabilridir. Fındık küspsi il RR95 boyarmaddsinin sabi sıcaklıklardaki adsorpsiyonuna ilişkin Langmuir v Frundlich izorm sabilri Tablo 3. d vrilmişir. Tablo 3. Fındık küspsi il RR95 boyarmaddsinin adsorpsiyonuna ai Langmuir v Frundlich sabilri. İzorm Langmuir sabilri Frundlich sabilri Sıcaklığı, ( o C) K, (L/mg) q max, (mg/g) R 2 n K f, (mg/g) R Hsaplanan pross nalpisi ( H o =3.38 kj/mol) doğrulusunda prossin ndormik olduğu sonucuna varılmışır. KAYNAKLAR [] R. M. Gong, M. Li, C. Yang, Y. Z. Sun and J. Chn, Rmoval of caionic dys from aquous soluion by adsorpion on panu hull, Journal of Hazardous Marials 2 (2005), [2] N. M. Mahmoodi, B. Hayai and M. Arami, Kinic, quilibrium and hrmodynamic sudis of rnary sysm dy rmoval using a biopolymr, Indusrial Crops and Producs 35 (202), [3] N. Dizg, C. Aydinr, E. Dmirbas, M. Kobya and S. Kara, Adsorpion of raciv dys from aquous soluions by fly ash: Kinic and quilibrium sudis, Journal of Hazardous Marials 50 (2008), [4] N. M. Mahmoodi, R. Salhi, M. Arami and H. Bahrami, Dy rmoval from colord xil waswar using chiosan in binary sysms, Dsalinaion 267 (20), [5] A. Y. Dursun and O. Tp, Rmoval of Chmazol Raciv Rd 95 from aquous soluion by dhydrad b pulp carbon, Journal of Hazardous Marials 94 (20), [6] F. Cick, D. Ozr, A. Ozr and A. Ozr, Low cos rmoval of raciv dys using wha bran, Journal of Hazardous Marials 46 (2007), [7] D. Ozr, G. Dursun and A. Ozr, Mhyln blu adsorpion from aquous soluion by dhydrad panu hull, Journal of Hazardous Marials 44 (2007), [8] G. Akkaya and A. Ozr, Biosorpion of Acid Rd 274 (AR 274) on Dicranlla varia: Drminaion of quilibrium and kinic modl paramrs, Procss Biochmisry 40 (2005),