EVSEL ATIKLARLA MALAH T YE L N N UZAKLA TIRILMASI Mehmet BÜBER - Tunca TÜRKO LU ÖZEL EGE L SES 2009
ÇER K L STES PROJEN N AMACI... 2 G R... 2 YÖNTEM 3 Reaktif ve çözeltiler.. 3 Kullanılan aletler... 3 Uzakla tırma çalı maları..... 4 Sorbentlerin hazırlanı ı... 4 SONUÇLAR VE TARTI MA.. 5 DE ERLEND RME.. 9 TE EKKÜR 10 KAYNAKLAR 11 1
PROJEN N AMACI Tekstil sanayinde boyaların uzakla tırılması önemli problemlerden biridir. Malahit Ye ili tekstilde renklendirme amacıyla kullanılan bir boyadır. Bu boya genellikle pamuk, ipek, ka ıt gibi materyallerin renklenmesi amacıyla kullanılmaktadır. Bununla beraber bu boyanın vücuda alınımı zehir etkisi göstermektedir. Yeryüzünün Malahit Ye ili ile kirlenmesi ise gökyüzünün kırmızı bir görünüme girmesine neden olmaktadır. Bu yüzden bu boyar maddenin sulu çözeltilerden uzakla tırılması gerekmektedir. Son zamanlarda sanayide bu tür boyaları uzakla tırıcı olarak çe itli sorbentler kullanılmaktadır. Fakat bu sorbentlerin ço u pahalı ve elde edilebilirli i zordur. Bu projenin amacı, bir tekstil fabrikasından alınan atık su örne i içerisindeki Malahit Ye ili ni çe itli evsel atıklarla uzakla tırmak, sorbent olarak kullanılan bu atıkların Malahit Ye ili ni uzakla tırma yüzdelerini kar ıla tırarak, Malahit Ye ili nin uzakla tırılması için en iyi sorbenti belirlemek ve elde edilen sonuçları literatürlerde verilen çe itli yapay ve do al sorbentlerin Malahit Ye ili ni uzakla tırma yüzdeleri ile kar ıla tırmaktır. G R Malahit Ye ili ( ekil 1) özellikle tekstilde renklendirici amacıyla çok kullanılan bir boyar maddedir. Bu boya ipek, ka ıt, yün, pamuk gibi materyallerin renklenmesi amacıyla kullanılmaktadır. Ayrıca bu boya tedavi edici madde olarak (mantar öldürücü) ve antiseptik olarak da kullanılmaktadır. Bununla beraber bu boyanın a ız yoluyla kullanımı zehir etkisi göstermektedir. Çe itli yollarla vücuda alındı ı zaman karaci er, böbrek, ba ırsak ve yumurtalıklarda zararlı etkilere yol açmaktadır. Yeryüzünün Malahit Ye ili ile kirlenmesi ise gökyüzünün kırmızı bir görünüme girmesine neden olmaktadır. Dolayısıyla bu madde hem insanlar için hem de çevre için zehir etkisine sahip olan bir maddedir. Bu boyar maddenin uzakla tırılması için koagülasyon, elektrokoagülasyon, iyon de i tirme, gibi çe itli yöntemler kullanılmaktadır (Culp ve ark., 1996). Uzakla tırıcı sorbent olarak aktif karbon (Rao, 1995), kitin (Mckay ve ark.,, 1983), silikajel (Mckay, 1984), yüksek yüzey alanına sahip kil (Bulut ve ark., 2008) gibi çe itli sorbentler kullanılmaktadır. Uzakla tırma i leminde kullanılacak olan sorbentlerin ise ekonomik olması, kolay elde edilebilir olması, uzakla tırma miktarlarının yüksek olması gerekmektedir. Bu projede ise bir tekstil fabrikasından alınan atık su örne i içerisindeki Malahit Ye ili ni uzakla tırmak için sorbent olarak çe itli evsel atıklar kullanılmı tır. Her birinin Malahit Ye ili ni uzakla tırabilmesi için gerekli olan optimum ko ullar belirlenmi ve her birinin 2
uzakla tırdı ı miktar hesaplanarak sonuçlar birbiri ile kar ıla tırılmı tır. Ucuz, kolay edilebilir, do al olan bu sorbentlerin Malahit Ye ili ni yüksek oranlarda uzakla tırdıkları belirlenmi tir. ekil 1. Malahit Ye ili nin okzalatlı tuz yapısı YÖNTEM Reaktif ve çözeltiler Malahit Ye ili nin okzalatlı tuzu (C 52 H 56 N 4 O 12 ) Fluka firmasından temin edilmi tir. Kalibrasyon grafi i olu turmak için ba langıçta 500 ppm lik Malahit Ye ili stok çözelti hazırlanmı tır. Daha sonra kalibrasyon çözeltileri bu stok çözeltiden saf su ile seyreltilerek hazırlanmı tır. Çalı mada kullanılan atık su örne i bir tekstil fabrikasından alınmı tır. Kullanılan aletler UV-görünür spektrofotometresi: Absorbans ölçümleri Shimadzu marka UV-1601 model UV-görünür spektrofotometresi ile 3,0 cm lik cam hücreler kullanılarak yapılmı tır. Karı tırıcı: Karı tırma i lemleri Memmbert marka karı tırıcıda 150 rpm hızla gerçekle tirilmi tir. Shimadzu marka UV-görünür spektrofotometresi Memmbert marka karı tırıcı 3
Uzakla tırma çalı maları Uzakla tırma çalı malarında 10 ml atık su kullanılmı tır. Optimum ko ullar olarak karı tırma süresi, sorbent miktarı ve sıcaklık çalı ılmı tır. optimum karı tırma süresi için; 60-120-180-240-300-360-420-480 dakikalarda, optimum sıcaklık için; 25-30-35-40-45 0 C lerde optimum sorbent miktarı için; 0,1-0,25-0,5-0,75-1 gr sorbentlerle çalı ılmı tır. Her bir parametre için uzakla tırma miktarları ve uzakla tırma yüzdeleri hesaplanmı tır Uzakla tırma i leminden sonra çözeltide kalan Malahit Ye ili, UV-görünür spektrofotometre ile max :618 nm de okunmu ve sorbentin tuttu u Malahit Ye ili miktarı a a ıda verilen formül ile belirlenmi tir. q e C o C e : Uzakla tırılan miktar : Malahit Ye ili nin ilk deri imi : Malahit Ye ili nin denge deri imi V: Çözelti hacmi m: sorbent miktarı Sorbentlerin Hazırlanı ı Badem Kabu u: Badem kabu u önce saf su ile iyice yıkandı. Daha sonra 24 saat 100-110 0 C de kurutuldu ve ö ütülerek kullanıldı. Muz kabu u: Muz kabu unu yüzeyindeki partiküllerden ve suda çözünebilen materyallerden arındırmak için önce saf su ile iyice yıkandı. Daha sonra küçük parçalara ayrıldı, 48 saat 70 0 C de kurutuldu. Kuruyan parçalar ö ütülerek kullanıldı. Mısır Püskülü: Mısır püskülü önce saf su ile iyice yıkandı. Daha sonra 24 saat 100-110 0 C de kurutuldu ve ö ütülerek kullanıldı. Fıstık kabu u: Fıstık kabukları saf su ile iyice yıkandı ve 24 saat 100-110 0 C de kurutuldu ve ö ütülerek kullanıldı. Tala tozu: Tala tozu marketten satın alındı ve elekten geçirildi Daha sonra saf su ile iyice yıkandı ve 100-110 0 C de etüvde kurutuldu ve bunun 5 gramı 2 saat 1 molar 50 ml NaOH çözeltisi ile karı tırıldı. Daha sonra sorbentten NaOH uzakla tırıldı ve saf su ile iyice yıkandı. Elde edilen son ürün 8 saat 100-110 0 C de kurutularak kullanıldı. Bu day kepe i: Bu day kepe i marketten satın alındı ve direkt kullanıldı. 4
So an Kabu u: So an kabu u önce saf su ile iyice yıkandı. Daha sonra 24 saat 100-110 0 C de kurutuldu ve ö ütülerek kullanıldı. Patates kabu u: Patates kabukları saf su ile iyice yıkandı ve 2-3 saat saf su içerisinde bekletildi. Daha sonra 2 saat 110 0 C de etüvde kurutuldu. Kuruyan bu parçalar 2 saat 700 0 C de kül fırınında iyice yakılarak toz haline getirilerek kullanıldı. Ceviz kabu u: Ceviz kabukları iyice saf su ile yıkandı ve daha sonra 110 0 C de 15 saat kurutuldu ve ö ütülerek kullanıldı. Pirina: Pirina bir zeytinya ı fabrikasından hazır olarak alındı ve 24 saat 100-110 0 C de kurtularak kullanıldı. SONUÇLAR VE TARTI MA Malahit Ye ili için elde edilen kalibrasyon grafi i ekil 2 de verilmi tir. Kalibrasyon grafi i stok çözeltiden belli deri imlerde hazırlanan çözeltilerin spektrofotometrede 618 nm de okunan absorbans de erlerine göre elde edilmi tir. Çalı ma direk tekstil fabrikasından alınan atık su örne i ile gerçekle tirilmi tir. Bu yüzden önce atık su örne inin UV-görünür spektrumu alınarak ( ekil 3) içerisindeki Malahit Ye ili miktarının 6 mg/l oldu u gözlenmi tir. 1.2 1 y = 0.1545x - 0.0263 R 2 = 0.9913 Absorbans 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Malahit Ye ili (mg/l) ekil 2. Malahit Ye ili için elde edilen kalibrasyon grafi i 5
ekil 3. Tekstil atık suyunun UV-görünür spektrumu, max : 618 nm Çalı mada optimum parametreleri belirlemek için her bir çalı mada atık su örne inden 10 ml alınarak çalı ılmı ve her parametrede uzakla tırma yüzdeleri hesaplanarak en yüksek sonucun elde edildi i parametre optimum olarak kabul edilmi tir. Tablo 1 de her bir sorbent için elde edilen optimum karı tırma süresi, sorbent miktarı, sıcaklık de erleri ve bu optimum de erlerde uzakla tırılan Malahit Ye ili miktarları ve uzakla tırma yüzdeleri verilmi tir. Çalı ılan sorbentlerin uzakla tırma yüzdelerine bakıldı ında ( ekil 4) % 50-90 arasında bir uzakla tırma veriminin elde edildi i, badem kabu unun Malahit Ye ili nin sulu çözeltilerden uzakla tırılmasında en iyi sorbent oldu u gözlenmi tir. ekil 5 de Malahit Ye ili nin badem kabu u ile uzakla tırılmasında sıcaklık etkisi ekil 6 da karı tırma süresi etkisi ve ekil 7 de sorbent miktarının etkisi verilmi tir. 6
Tablo 1. Malahit Ye ili nin çe itli sorbentler ile uzakla tırılmasında elde edilen optimum ko ullar ve bu ko ullarda uzakla tırılan miktarlar ve uzakla tırma yüzdeleri Sorbentler Karı tırma Süresi(dak.) Sıcaklık ( 0 C) Sorbent Miktarı (g) Uzakla tırılan Malahit Ye ili Miktarı (mg g -1 ) Uzakla tırma Yüzdesi (%) Badem kabu u 180 25 0,25 216 90±1 Muz kabu u 180 30 0,25 206 86±1 Mısır püskülü 240 35 0,25 192 80±2 Fıstık kabu u 300 35 0,5 91,2 76±2 Tala tozu 240 30 0,5 87,6 73±2 Bu day kepe i 300 35 0,5 84 70±3 So an kabu u 240 40 0,5 78 65±3 Patates kabu u 240 40 0,5 74,4 62±3 Ceviz kabu u 300 35 0,5 68,4 57±2 Pirina 300 40 0,5 60 50±2 ekil 4. Malahit Ye ili nin uzakla tırılması için çe itli sorbentlerle optimum ko ullarda elde edilen uzakla tırma yüzdeleri 7
ekil 5. Malahit Ye ili nin badem kabu u ile uzakla tırılmasında optimum karı tırma süresi ve optimum sorbent miktarında sıcaklık etkisi ekil 6. Malahit Ye ili nin badem kabu u ile uzakla tırılmasında optimum sıcaklık ve optimum sorbent miktarında karı tırma süresinin etkisi 8
ekil 7. Malahit Ye ili nin badem kabu u ile uzakla tırılmasında optimum sıcaklık ve optimum karı tırma süresinde sorbent miktarının etkisi DE ERLEND RME Malahit Ye ili tekstilde renklendirici amacıyla çok kullanılan bir boyar maddedir. Bu boyanın a ız yoluyla kullanımı zehir etkisi göstermektedir. Dolayısıyla bu madde hem insanlar için hem de çevre için zararlı etkilere sahip olan bir maddedir. Bu boyar maddenin uzakla tırılması için çe itli sorbentler kullanılmaktadır. Ancak bizim çalı mamızda kullandı ımız sorbentler hem ekonomik hem de kolay edilebilir sorbentlerdir ve uzakla tırma miktarları literatürlerde verilen sorbentlerin uzakla tırma miktarları ile kar ıla tırıldı ında (Tablo 2); bizim uzakla tırma miktarlarımızın da yüksek oldu u görülmektedir. Bunların içerisinde badem kabu unun en yüksek verimle Malahit Ye ili ni uzakla tırdı ı gözlenmi tir. Bu da badem kabu unun yapısında bol miktardaki hidroksil grupları (Estevinho ve ark., 2008) ile Malahit Ye ili nin elektrostatik etkile iminden kaynaklanmaktadır. Böylece normalde atık olan bu sorbent Malahit Ye ili gibi zararlı etkileri olan bir maddenin uzakla tırılmasında kullanılarak hem atık de erlendirilmi olacak hem de Malahit Ye ili nin zararlı etkileri azalmı olacaktır. 9
Tablo 2. Malahit Ye ili için literatürlerde verilen çe itli sorbentlerin uzakla tırma miktarlarının bizim sonuçlarımızla kar ıla tırılması Sorbent Uzakla tırılan Malahit Ye ili (mg g -1 ) Sorbent Uzakla tırılan Malahit Ye ili (mg g -1 ) Bentonit (Bulut ve ark., 2008) 178,6 Badem kabu u 216 Aktif karbon (Kumar, 2006) 509 Muz kabu u 206 Zeolit (Wang ve ark., 2007) 46,35 Mısır püskülü 192 Siklodekstrin içeren sorbent (Crini ve ark., 2007) 91,90 Fıstık kabu u 91,2 Aktive edilmi curuf (Gupta ve ark., 1997) 74,2 Tala tozu 87,6 Aktive edilmi mangal kömürü (Iqbal ve ark., 2007) 0,180 Bu day kepe i 84 Pithophora sp. (Kumar ve ark., 2005) 117,65 So an kabu u 78 Humik asit (Janos, 2003) 19,2 Patates kabu u 74,4 Alg (Bekçi ve ark., 2009) 25,67 Ceviz kabu u 68,4 Arundo donax kökleriyle hazırlanan karbon (Zhang ve ark., 2008) Tavuk tüyü (Mittal, 2006) 26,1 eker kamı ı tozu (Khattri ve ark., 1999) 4,88 Limon kabu u (Kumar, 2007) 51,73 Portakal kabu u (Kumar ve ark., 2007) 483,63 9,35 Pirina 60 TE EKKÜR Çalı malarımız sırasında bize danı manlık yapan Ara Gör. Zehra Molu ya, gereksinim duydu umuz cihaz ve malzemelerinin kullanımına izin veren Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü ne te ekkür ederiz. 10
KAYNAKLAR Bekçi, Z., Seki, Y., Cavas, L., (2009), Removal of malachite green by using an invasive marine alga Caulerpa racemosa var.cylindracea, J.Hazard. Mater. 161, sayfa 1454-1460 Bulut, E., Özacar, M., engil, A., (2008), Adsorption of malachite green onto bentonite: Equilibrium and kinetic studies and process design, Microporous and Mesoporous Materials, 115, sayfa 234-246 Crini, G., Peindy, H.N., Gimbert, F., Robert, C., (2007), Removal of C.I. basic green 4 (Malachite Green) from aqueous solutions by adsorption using cyclodextrin-based adsorbent: kinetic and equilibrium studies, Separ.Purif.Technol. 53, sayfa 97-110 Culp, S.J., Beland, F.A., (1996), Malachite green: a toxicological review, J.Am.Coll.Toxicol. 15, sayfa 219-238 Estevinho, B.N., Ribeiro, E., Alves, A., Santos, L., (2008), A preliminary feasibility study for pentachlorophenol column sorption by almond shell residues, Chem. Eng. Journal 136, sayfa 188-194 Gupta, V.K., Srivastava, S.K., Mohan, D., (1997), Equilibrium uptake, sorption dynamics, prpcess optimization, and column operations for the removal and recovery of malachite green from wastewater using activated carbon and activated slag, Ind. Eng. Chem. Res. 36(6), sayfa 2207-2218 Iqbal, M.J., Ashiq, M.N., (2007), Adsorption of dyes from aqueous soloutions on activated charcoal, J.Hazard.Mater. 139, sayfa 57-66 Janos, P., (2003), Sorption of basic dyes onto iron humate, Environ. Sci. Technol. 37, sayfa 5792-5798 Khattri, S.D., Singh, M.K., (1999), Colour removal from dye wastewater using sugar cane dust as an adsorbent, Adsorp.Sci. Technol. 17, sayfa 269-282 Kumar, K.V., Sivanesan, S., Ramamurthi, V., (2005), Adsorption of malachite green onto Pithophora sp., a fresh water algae: Equilibrium and kinetic modeling, Process Biochem. 40, sayfa 2865-2872 Kumar, K.V., (2006), Comparative analysis of linear and non-linear method of estimating the sorption isotherm parameters for malachite green onto activated carbon, J.Hazard.Mater. 136, sayfa 197-202 Kumar, K.V., (2007), Optimum sorption isotherm by linear and non-linear methods for malachite green onto lemon peel, Dyes Pigments 74, sayfa 774-782 Kumar, V.K., Porkodi, K., (2007), Batch adsorber design for different solution volume/adsorbent mass rations using the experimental equilibrium data with fixed solution volume/adsorbent mass ratio of malachite green onto orange peel, Dyes Pigments 74, sayfa 590-594 11
Mckay, G., (1984), Analytical solution using a pore diffusion model for a pseudo irreversible isotherm fort he adsorption of basic on silica, AlChE J. 30, sayfa 692-697 Mckay, G., Blair, H.S., Gardner, J.R., (1983), Rate studies fort he adsorption of dyestuffs on chitin, J.Colloid Interface Sci. 95, sayfa 108-119 Mittal, A., (2006), Adsorption kinetics of removal of a toxic dye, malachite green, from wastewater by using hen feathers, J.Hazard. Mater. 133, sayfa 196-202 Rao, K.V.K., (1995), Inhibiton of DNA synthesis in primary rat hepatocyte cultures by malachite green: a new liver tumor promoter, Toxicol Lett. 81, sayfa 107-113 Wang, S., Ariyanto, E., (2007), Competitive adsorption of malachite green and Pb ions on natural zeolite, J.Colloid Interface Sci. 314, sayfa 25-31 Zhang, J., Li, Y., Zhang C., Jing, Y., (2008), Adsorption of malachite green from aqueous solution onto carbon prepared from Arundo donax root, J. Hazard. Mater. 150, sayfa 774-782 12
13