TÜBİTAK-BİDEB Kimya Lisans Öğrencileri Kimyagerlik,kimya öğretmenliği, kimya mühendisliği Araştırma Projesi Eğitimi Çalıştayı KİMYA-1 ÇALIŞTAY 2010

Transkript

1 TÜBİTAK-BİDEB Kimya Lisans Öğrencileri Kimyagerlik,kimya öğretmenliği, kimya mühendisliği Araştırma Projesi Eğitimi Çalıştayı KİMYA-1 ÇALIŞTAY 2010 PROJE RAPORU Tarımsal Yan Ürün Olan Üzüm Çekirdeği İle Sulu Çözeltilerden Boyarmadde Giderimi Proje Ekibi Betül Kurtuluş Fethiye Takadaş Tuğba Şahin PROJE DANIŞMANLARI Prof.Dr.Fitnat KÖSEOĞLU Prof.Dr.Erol PEHLİVAN Doç.Dr.Erol ÇELİK KEPEZ/ÇANAKKALE 3-11 TEMMUZ

2 İÇİNDEKİLER SAYFA NO Proje kapağı İçindekiler Proje özeti 1 Giriş. 1 Yöntem ve araştırma 4 Sonuç ve Değerlendirme 7 Kaynaklar 7 Katkıda Bulunanlar 7 Çalışma Takvimi 8 Malzeme Listesi 9 Kısa Özgeçmiş 10 2

3 TÜBİTAK-BİDEB Kimya Lisans Öğrencileri Kimyagerlik, Kimya Öğretmenliği, Kimya Mühendisliği Araştırma Projesi Eğitimi Çalıştayı Kimya-1 Çalıştay 2010 GRUP ÜZÜM PROJE DANIŞMANLARI : Prof. Dr. Fitnat KÖSEOĞLU Prof. Dr. Erol PEHLİVAN Doç. Dr. Ayhan ÇELİK PROJE ÜYELERİ PROJE ÖZETİ : Betül KURTULUŞ Fethiye TAKADAŞ Tuğba ŞAHİN Metilen mavisi (C 16 H 18 ClN 3 S.3H 2 O) (3,7-bis(dimetilamino)-fenazotiyonyum klorür) tekstil sektöründe boyar madde ve redoks indikatörü olarak yaygın bir şekilde kullanıldığından, atık sularda metilen mavisine rastlanmaktadır. Bu çalışmada metilen mavisi sulu çözeltisinde boyar madde giderimi, adsorpsiyon işlemi ile yapılmış olup adsorban olarak üzüm çekirdeği çalışmalarda kullanılmıştır. Ayrıca ph, konsantrasyon ve temas süresi parametreleri incelenmiştir. PROJE AMACI Tekstil endüstrisi atık suları çeşitli boyar maddeleri ihtiva etmektedir. Bu projenin amacı kirliğe neden olan boyar maddelerin şarap ve sirke fabrikalarında atık ürünü olan üzüm çekirdeği ile giderilmesidir. Ülkemizde bağcılığın çok gelişmiş olması ve çok sayıda şarap ve sirke fabrikası bulunmasından dolayı bu fabrikaların atıkları olan üzüm çekirdeklerini tabii bir adsorban olacağı düşünülerek tekstil sanayi atık sularında bulunan boyarmaddelerin tutunması gerçekleştirilecektir. Üzüm çekirdeği (ÜÇ) tabii bir adsorban olarak hazırlanarak kesikli kaplarda boya giderimi çalışmaları yapılarak bu maddenin tekstil suları arıtma ünitelerinde boyarmaddeleri adsorban olarak kullanılabilmeleri için gerekli fizikokimyasal parametler bulunarak dizayn işlemlerinde yardımcı olacağı düşünülmektedir. PROJE HEDEFLERİ : Daha önce yapılan çalışmalarda üzüm çekirdeğine çeşitli fiziksel ve kimyasal işlemler uygulanarak adsorpsiyon prosesi gerçekleştirilmiştir. Bu projede ise tekstil atık sularında sık rastlanan metilen mavisi boyar maddesinin, öğütülmüş üzüm çekirdeği ile adsorpsiyonu yapılmıştır. Tekstil atık sularının fabrika yan ürünleri kullanılarak düşük maliyet yüksek verimle boyarmadde giderimi hedeflenmektedir. 3

4 Son yıllarda su kirliliği kontrolü büyük önem kazanmıştır. Alıcı su kaynaklarına verilen boyar maddeler organik yük olarak bu kirliliğin küçük bir kısmını oluşturmaktadır; ancak alıcı ortamda çok düşük konsantrasyonlarda boyar madde bulunması bile estetik açıdan istenmeyen bir durumdur. Bu nedenle boyar madde içeren tekstil endüstrisi atık sularından renk giderim prosesleri ekolojik açıdan önem kazanmaktadır. Atık su arıtım yönlerinden son yıllarda en çok kullanılanı adsorpsiyondur. Bir katının ya da bir sıvının sınır yüzeyindeki konsantrasyon değişmesi olayına adsorpsiyon denir. Konsantrasyon artışı halinde pozitif adsorpsiyon, konsantrasyon azalışı halinde negatif adsorpsiyon adını alır. Yüzeyde konsantrasyonu artmış olan maddeye adsorplanmış madde, adsorplayan maddeye ise adsorban denir. Adsorpsiyon olayı maddenin sınır yüzeyindeki moleküler arasında, kuvvetlerin denkleşmemiş olmasından kaynaklanır. Adsorpsiyon ile absorpsiyonu karıştırmamak gerekir. Absorpsiyonda absorplanan madde, absorplayıcı maddenin içine doğru yayılır, adsorpsiyonda ise yüzeyde tutunma söz konusudur. Adsorpsiyon, kimyasal ve fiziksel adsorpsiyon olmak üzere iki sınıfa ayrılır. Fiziksel adsorpsiyonda, adsorplanmış molekülleri adsorban yüzeyine bağlı tutan kuvvetler, Van der Waals kuvvetleri cinsindendir. Kimyasal adsorpsiyon ise, adsorplanan moleküllerde adsorbanın yüzey molekülleri ya da atomları arasındaki gerçek bir reaksiyondan meydana gelir ve sıcaklık ile artar. Fiziksel adsorpsiyonda olduğu gibi tüm yüzeyde değil yalnızca aktif merkez denilen kısımda meydana gelir. Adsorpsiyonu etkileyen faktörler; ph, sıcaklık, adsorban miktarı, çözücü özellikleri, konsantrasyon, temas süresi, polarite, adsorban özellikleridir. Yüksek oranda saflaştırma sağlamasından dolayı adsorpsiyon prosesi arıtımın en son basamağında sıklıkla kullanılmaktadır. Adsorpsiyonun kullanıldığı prosesler, aşağıda maddeler halinde verilmiştir. Gazların gazlardan ayrılması, Buharların gazlardan ayrılması, Sıvıların renginin giderilmesi ve saydamlaştırılması, Suyun sertliğinin giderilmesi, Sıvılarda çözülmüş gazların ve kolloidal taneciklerin ayrılması, Tıpta sıvılarda çözünmüş olan zehirli maddelerin ayrılması, Fraksiyonlama işlemlerinde kullanılır. YÖNTEM VE METODLAR 0,372g katı metilen mavisi tartıldı. Tartılan boya 1000mL lik balonjojeye aktarıldı üzerine 1000mL çizgisine kadar saf su ilave edildi. Hazırlanan 372ppm lik çözeltiden 2,4,6,8ve 10 ppm lik çözeltiler hazırlandı. Her birinin absorbansı UV-Visible Spektrofotometrede ölçüldü. Bu ölçümler kullanılarak kalibrasyon grafiği çizildi. Daha sonra ph, konsantrasyon ve temas süresi paramaetrelerini incelemek için deneyler yapıldı. 4

5 Şekil 1. Kalibrasyon eğrisi 1. Metilen Mavisi Adsorpsiyonuna Konsantrasyon Etkisi Hazırlanan 372 ppm stok çözeltiden 10, 20, 30, 40 ve 50 ppm lik çözeltiler hazırlandı. Her birine 1 g adsorban (üzüm çekirdeği) ilave edildi. 120 dk sonra çözeltilerden örnekler alındı. Bu örnekler önce santrifüjlendikten sonra süzüldü. Süzülen örneklerin absorbans değerleri UV- Visible Spektrofotometrede ölçüldü. Şekil 2. Birim adsorban başına adsorplanan madde miktarının derişime göre değişimi. (ÜÇ) 5

6 2. Metilen Mavisi Adsorpsiyonuna ph Etkisi Hazırlanan 372 ppm lik stok çözeltiden 30 ppm 20 ml lik 5 ayrı çözelti hazırlandı. Bu çözeltilerin ph ı ph metrede HCl ve NaOH kullanılarak 3, 5, 6, 7 ve 9 a ayarlandı. Bu çözeltilere 1 er gram adsorban(üzüm çekirdeği) ilave edildi. Manyetik karıştırıcıda 90 dakika karıştırıldı. Yukardaki işlemler uygulanılarak absorbans değerlei ölçüldü. Şekil 3. % sorpsiyonun ph a göre değişimi (ÜÇ: üzüm çekirdeği) Maksimum verime ph 6 da ulaşılmıştır. Üzüm çekirdeğinin selülozik yapısındaki hidroksil grubuyla katyonik bir boya olan metilen mavisinin hidronyum iyonları arasındaki elektrostatik çekim kuvveti adsorpsiyona neden olmaktadır. Selülözün yapısı 3.Metilen Mavisi Adsorpsiyonuna Zamanın Etkisi Hazırlanan 372 ppm lik stok çözeltiden 20 ml 30 ppm lik 7 ayrı çözelti alındı. Her çözeltiye 1gram adsorban ilave edildi. Magnetik karıştırıcıda çalkalanan çözeltilerden 10.,20., 30., 40., 50.,60. Ve 90. dakikada alınan çöezltilerin absorbansı UV- visible cihazında ölçüldü. 6

7 Şekil 4. % sorpsiyonun zamanla değişim grafiği SONUÇ VE YORUM 1. Metilen mavisinin sulu çözeltisi için boyar madde derişimi arttıkça birim adsorban ağırlığı başına adsorplanan madde miktarlarının (kapasite değerleri) arttığı gözlenmiştir. 2. En yüksek verime ph 6 da ulaşılmıştır. Katyonik bir boya olan metilen mavisi ile üzüm çekirdeğinin yapısındaki selülözün hidroksil grubu arasındaki fiziksel adsorpsiyon, elektrostatik çekim kuvveti, kimyasal bağlanma nedeniyle boyar maddeler (ÜÇ) ne tutunmuştur. Çok asidik ya da çok bazik ortamda verim azalmaktadır. Bu nedenle en yüksek verim ph 6 da olmuştur Dakikada adsorpsiyon tamamlanmakta olup 10. Dakikadan sonra dengeye erişilmiştir. KAYNAKLAR [1] Yaşar,S,Arkan,B, Metilen Mavisinin Çözücü Ekstraksiyonu İle Sulu Çözeltilerden Geri Kazanımı BAÜ Fen Bil.Enst. Dergisi (2004).6.2. S.No [2] Mahramanoğlu, M., Arkan, B., Kömürden elde edilen absorbent ile boyar madde uzaklaştırılması Türkiye 13.Kömür Kongresi Mayıs 2002,Zonguldak,Türkiye S.No: [3] Turabik,M. Basic Blue 3 Boyar Maddesinin Bentonit Kili Üzerine Adsorpsiyon Mekanizmasının İncelenmesi, V. Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi, S.No: [4]F. Gode and E. Pehlivan. Batch Sorption of Divalent Metal Ions onto Brown Coal. Energy Sources, Part A, 28, (2006) [5]F. Gode and E. Pehlivan, Removal of chromium(iii) from aqueous solutions using Lewatit S 100: The effect of ph, time, metal concentration and temperature. Journal of Hazardous Materials, 136 (2), (2006) KATKIDA BULUNANLAR 7

8 Bu proje TÜBİTAK-BİDEB ve Çanakkale On Sekiz Mart Üniversitesi tarafından desteklenmiştir. PROJE ZAMAN ÇİZELGESİ YAPILACAK İŞ Kalibrasyon eğrisi için çözelti hazırlamak Hazırlanan çözeltilerden UV visible da absorbansını okumadeğerlendirmegrafik çizimi Adsorpsiyon için üzüm çekirdeklerinin öğütülerek temas yüzeyinin arttırılması Adsorpsiyon için çözelti hazırlama-ph ayarlama Çözeltiler adsorban atımıbelirli dakikalarda örnek alma Santifirüjde çöktürmesüzme-uv de okuma Sonuçların irdelenmesi ve proje raporunun yazılması ZAMAN

9 MALZEME LİSTESİ : Adsorpsiyon işlemlerinde kullanılacak cihaz, malzeme ve kimyasallar; A) Cihazlar -UV visible cihazı -ph metre -Santifirüj cihazı -Etüv - Magnetik karıştırıcı B) Malzemeler -Mikro pipet -Saf su piseti -20 adet deney tüpü -20 tane santifirüj tüpü - 2 adet 500 ml lik beher -Parafilm -20 tane 100ml beher -10 magnetik balık 50 gram öğütülmüş siyah üzüm çekirdeği -2 adet deney tüplüğü -Damlalık -Saat camı -Havan(öğütücü) C) Kimyasallar -Metilen mavisi -100 ml 1M HCl -100 ml 1 M NaOH 9

10 ÖZGEÇMİŞLER: Betül KURTULUŞ 1989 yılında Ankara da doğdu. Orta ve Lise öğrenimini Özel Muradiye Kurumlarında tamamladı.2006 yılında Konya Selçuk Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği bölümünde lisans eğitimine başladı eğitim öğretim dönemini erasmus öğrenci değişim programıyla Çek Cumhuriyeti Brno University Of Technology Üniverstesinde geçirdi. Açıköğretim fakültesi iletme bölümü 3. Sınıf öğrencisidir. Selçuklu belediyesi gençlik meclisi kent konseyinde aktif olarak çalışmaktadır.halen Selçuk üniversitesinde eğitimine devam etmektedir. Fethiye TAKADAŞ 1991 yılında Adana da doğdu. İlk ve ortaöğretimini İsmet İnönü İlköğretim Okulunda tamamladı. Liseyi Adana Ticaret Odası Anadolu Lisesi nde bitirdi yılında Mersin Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği nde lisans eğitimine başladı. Halen burada eğitimine devam etmektedir. Tuğba ŞAHİN 1989 yılında Kahramanmaraş ın Elbistan ilçesinde doğdu.lise öğrenimini Elbistan Lisesin de tamamladı.2009 yılında Çanakkale Onsekiz Mart Ünivesitesi nde kimya lisans Eğitimine başladı.halen burada eğitimini sürdürmektedir. 10

11 11