6.Cilt, 2.Sayı {Temmuz 02).. Bentnit zerine Metal Kmpleks Byalaran Adsrbsiynu M. Can, M. Özacar, İ.A. Şengi1 BENTONiT ÜZERİNE METAL KOMPLEKS BOYALARıN ADSORPSİYONU Mustafa Can, Mahmut Özacar, İ.Ayhan Şengil Ozet- Bu çalışmada Lanasan Yellw CFB ve Lanasan B riliant Bine CF -BA byalarının bentnit ile adsrpsiynu incelenmiştir. Deneysel amaçlı larak değiştirilen parametreler; rtam ph'sı, deney sıvısı karıştırma hızı, adsrban tanecik byutu, adsrban kütlesi, başlangıç bya knsantrasynu ve sıcaklıktır. Bu parametrelerden elde edilen değerlerle byaların maksimum adsrpsiyun miktarları ve ptimum şartlar belirlenmeye çalışılmıştır. Langmuir ve Freundlich iztermleri için adsrpsiyn parametreleri belirlenmiş ve tartışılmıştır. Anahtar Kelimeler - bentnit, adsrpsiyn, lanasan bya, tekstil atıksuyu, izterm. Abstract - In this wrk, features f the Lanasan Yell\v CFB and Brillant Blue CF-BA were studied with calcinated alunite regarding t their adsrptin. Experimantly chanced parameters are; calcinatin temperature, rtatin per minute, particule size, adsrbant mass, initial dye cncentratin, ph and temperature. Thus by the results btained frm this parameters maximum adsrptin f the dyes and tbeirs ptimum cnditins were investigated. Adsrptin parameters fr Langmuir and Freundlich istherms were determined and discussed. Keywrds: bentnite, adsrptin, lanasan dye, textile wastewater, istherm. I. GİRİŞ Çevre kirlenmesi dünyamızda giderek önem kazanan bir knudur. Tekstil atık sularının çevreye verdiği zarar yüksek randa renk ve rganik madde içerdiklerinden ayrı bir yere sahiptir. Bu atık suların temizlenmesinde aktif çamur prsesi, aktif karbn adsrpsiynu ve kimyasal kagülasyn gibi birden fazla işlernin bir arada kullanılması gerekmektedir [ 1]. M.Can, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstit1tüsü, Kimya Anab. Jim Da h Sakarya- Türkiye. nıustafacan( gmx.crn.tr M. Ozacar, Sakarya Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya ölümü 54 Sakarya- Türkiye. m7acarap.htn1ail.cnı LA. Şengil, Sakarya Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü 54 Sakarya- Türkiye. ayhanseııgllw)htnıail.cın c Literatürde turba dun, çeşitli ağaç talaşları, diatırit, yanmış kil ve diğer düşük fiyatlı maddeler de ptansiyel endüstriyel adsrbanlar larak araştırılmıştır. Ancak nispeten pahalı lmasına rağmen, aktif karbn en yaygın ve etkili adsrbandır [2,5]. Bu çalışmada, tekstil atıksularından Lanasan byaların giderilmesi için Sakarya Tprak İlaç Fabrikası'n1n vasıtasıyla Pendik Tümaylar Ticaret'tin stklanndan temin edilen Bentnit'in adsrbsiyn üzerindeki etkisi; karışttı ma dev iri, adsrban tanecik byutu, adsrban kütlesi, başlangıç bya knsantrasynu, ph, sıcaklık gibi parametreler değiştirilere k incelenmiş ve izteı nı çalışmaları yapılarak Langmuir ve Freundlich iztermleri için adsrpsiyn paran1etreleri tespit edilmiştir. II. MA'"fERY AL VE METOT Çalışmalarda kullamlan Bentnit rninerali, Sakarya Tprak İlaç Fabrikası'nın vasıtasıyla Pendik Tümaylar Ticaref tin stklarından temin edilmiştir. Kırılıp, öğütüldükten snra, ASTM standart elekleri kullanılarak elenmiş ve elekaltı ( < 53 J..ım), 54-75, 76-, -150 J..Lm ve eleküstü ( 2 53 Jlm) tane byutlannda farklı fraksiynlar elde edilmiştir. Bentnit cevherinin bileşimi Tabl 1 de verilmiştir. Tabl 1 Bentnit cevherinin kimyasal bileşimi(%) (6] Si02 Ah03 FeıOJ NaıO Ca O M go Kı O s j Hı O 55-63 16-23 3 2 2 2 ı,25 18.0 8 max. mm. max max. max. max. Çalışmada Lanasan Y ellw CFB ve Lanasan Brillant B lue CF-BA byaları kullanılınıştır. Byalar ticari saflıkta lup ayrıca bir safiaştırma yapılmadan kullanılmıştır. Bya çözeltileri mg/l knsantrasynlarında bu iki byanın destile suda çözülmesiyle hazırjanmıştır. Adsrpsiyn deney leri, ı 00 ml bya çözeltisine ı g adsrban ilavesi yapılarak, 250 ml lik beherlerde kalibrasynu yapılmış manyetik kanştıncı da ve mekanik kanştırıcılarla ile yapılmıştır. Adsrpsiyn deneylerinin snunda renk ölçümleri yapılmadan önce bya çözeltileri standart 0 122
6.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 02) Bentnit Uzerine Metal Kmpleks Byaların Adsrbsiynu devir/dakika hızda santifrüj edilerek adsrbanından aynştırılnuştır. Daha snra ptimum devir sayısı denenerek seçim yapılmak suretiyle ptimum devirde deneye devam edilmiştir. Bütün renk ölçümleri absrbans mdunda ve görünür bölgede işletilen bir UV spektrftmetre ile yapılmıştır. Ölçümler, her bya için maksimum absrbansın lduğu, Lanasan Yellw için 428 mn ve Lanasan Bri11ant B lu e için 584 nn1, dalga göstermektedir[ I, 7]. Lanasan Yellw bylarında yapılmıştır. III. DENEY SONUÇLARI VE DEGERLENDİRME III. ı. Tanecik Byutunun Etkisi Elek analizi yapılarak elde edilen, farklı fraksiynlardaki bentnitler, adsrpsiyn çalışmalarında kullanılmış ve tanecik byutunun Lanasan byaların adsrpsiynuna etkisi Şekil 1 de verilmiştir. Grafikte gösterlen 75 - ı-ım arasındaki tanecikler iki bayar madde için ptimum adsrban tane byutu larak belirlendi. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ı ı 12 13 14 pl-i Şekil 2. ph nın Lanasan byalarm Bentnit üzerine adsrpsiynuna etkisi (dz: 1 g/1 00 ml, ad srhan tanecik byutu: 75 tm Kar. süresi: 1 dak., Kns.: mg/l, santifrüj devir sayısı: 0 d./dakika) III. 3 Karıştırma Hızının Etkisi 'b13 bb 8 "--"' t) 50 40 30 Lanasan Yellw --a-a- Lanasan B.Blue Karıştınna hızının da, Lanasan byalann Bentnit ile adsrpsiynuna etkisi araştırılmış ve elde edilen snuçlar Şekil 3 de gösterilmiştir. Lanasan Y ellw byası için ph 7.5, Lanasan B.Blue byası için ise ph 5,5 larak seçilerek inceleme yapı1mıştır. Lanasan Y ell\v -- ---... - Şekil 1. Tanecik byutunun Lanasan byaların Bentnit üzerine adsrpsiynuna etkisi (dz: lg/ ml, Kar. süresi: 1 dak., Kns.: mg/l, santifrüj devir sayısı: 0 d./dakika) 111.2. ph mn Etkisi Bu çalışmada ph ın adsrpsiyn üzerine etkisi incelenmiş lup, snuçlar Şekil 2 da verilmiştir. Tane byutu larak bir önceki deneyierin snucu lara 75 - m aralığındaki (kısaca 75 Jlm ) tane byutu adsrban tane byutıı larak kullanılmıştu. Sarı renkli Lanasan Yellw byası için ptimum ph, hazırlanan stk çözeltinin ph'ı lan 7.5, Mavi renkli Lanasan B.Blue için ise 5.5 larak belirlendi. Grafıkten görüldüğü gibi ph arttıkça adsrbsiyn kapasitesi düşmekte, bu da byaların asidik karakterde lduğunu ;--- ---- -- -- -- --- 0 300 400 500 0 0 Karıştırma Hızı (dev./ dak.) Şekil 3. Karıştırma hızımn Lanasan byalan n bentnit üzerine adsrpsiynuna etkisj (dz: I g/1 00 ml, tanecik byutu: 75f..lm Kar. süresj: 1 dak., Kns.: mg/l) Grafikte, yüksek devirlerde bir nıiktar adsrbsiyn kapasitesi artışı lmaktadır. Görüldüğü gibi karıştırma hızı çk fazla adsbsiyn kapasitesine etkili değildir. Bu durumda, stabil çalışma hızının 0 dev./dak. larak seçilmiştir. 123
6.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 02) Bentnit Üzerine Metal Kmpleks Byaların Adsrbsiyn u III.4. Adsrban Kütlesinin Etkisi Bu çalışmada, adsrban kütlesinin Lanasan byaların adsrpsiynuna etkisi incelenmiş ve elde edilen snuçlar Şekil 4 de verilmiştir. ıs Lanasan Yellw & Lanasan B.Blue bi) 50 '-"' 40 cr. 30 Lanasan Y ellw A Lanasan B.Blue s 50 150 0 250 300 Bya Knsantrasynu (mg!l) Şekil 5. Bya knsantrasynunun Lansan byaların Bentnit üzeıine adsrpsiynuna etkisi (dz: lg/1 00 ml, Kar. soresi: 1 dak.) 0,5 ı 1,5 2 2,5 3 3,5 Adsrban Kütlesi (g) Şeki14. Adsrban kütlesinin Lasan byaların Bentnit üzerine adsrpsiynuna etkisi (dz: 1 g/1 00 ml, Kar. süresi: 1 dak., Kns.: mg/l) Adsrban kütlesinin Lanasan byalarına etkisine incelendiği bu çalışmada elde edilen snuçlar Şekil 4 'de verilmiştir. 1 gr' dan snraki kütle artışının Lanasan byalarının adsrbsiynuna etkisi lduğu tesbit edilmiştir. 1 gr' dan fazla adsrban kullanıldığında adsrbsiyn kapasitesinin arttığı gözlenmiştir. 111.5. Bya Knsantrasynunun Etkisi 50 '"ön 40 30..._.. 4.1 t:r -10 - -30-40 3 293 313 Lanasan Yellw 333 Farklı bya knsantrasynlanyla yapılan adsrpsiyn çalışmalarında elde edilen snuçlar Şekil 5 de verilmiştir. Bütün knsantrasynlar için 1 g adsrban kullamlmıştır. Şekil 5 de görüldüğü üzere bya knsantrasynunun artması ile birlikte adsrpsiyn verimi de artmaktadır. Bu da adsrbanın kapasitesinin yüksek lduğunu göstermektedir. Farklı knsantrasyn çalışmalan önemlidir, zira verilen adsrban kütlesinin belirli bir adsrplama kapasitesi lup belirli miktarlarda bya adsrplayabilir [8]. 111.6. Sıcaklığın Etkisi Lanasan byalarm adsrpsiynu üzerine sıcaklığın etkisinin araştırıldığı bu çalışmada elde edilen snuçlar Şekil 6 de sunulmuştur. Şekilde de görüldüğü gibi sıcaklık artışıyla birlikte adsrpsiyn verimi azalmaktadır. Bu da Lanasan byalann Bentnit üzerine adsrpsiynunun ekztermik lduğunu ve bu sebepten dlayı sıcaklık artışıyla adsrpsiynun azaldığını göstermektedir. Ayrıca derecede Lanasan Yellw byası bzuruna belirtileri gösteımektedir. Sıcaklık (K) Şekil 6. Sıcaklığının Lansan byalann Bentnit üzerine adsrpsiynuna etkisi (dz: lg/ ml, Kar. süresi: 1 dak., Kns.: mg/l) DI.7. Adsrpsiyn İztermleri Bir adsrpsiyn sistemi dengede iken, byamn adsrban ve çözelti arasındaki dağılımı, bya için adsrbanm kapasitesini belirlemede önemlidir [3]. Bu neden1e adsrpsiyn iztermleri Bentnit-Lanasan bya sistemleri için belirlenmiş ve Şekil 7 de verilmiştir. Şekil 8 incelendiğinde; iztermler düşük Ce ve qe değerleri için düzenli bir artma gösterirken, yüksek değerlerde ise bir düzlüğe ulaşma eğilimi vardır ki, bu da adsrbanın artık dyduğunu göstermektedir. İzterm verilerinin analizi, snuçları dğru şekilde gösteren bir eşitlik geliştirmek için önemlidir [3]. Bu çalışmada Langmuir ve Freundlich iztermlerinin deneysel verilere uygulanabilirliği araştınlmıştır. Lineer Langmuir izteııni eşitlik (1) ve lineer Freundlich iztermi eşitlik (2) de gösterilmiştir 124
6.Ci1t, 2.Sayı (Temmuz 02) Bentnit Üzerine Metal Knıpleks Byala m Ads rbsiyn M. Can, M. Ozacar, I.A. Şengı1 ı 1 ı ı - =-+ ---- qe Q bq ce lgq = lgk F + _!_ lgce (2) e n Burada qe: adsrbanın birim ağırlığı başına adsrplanan byanın ntiktan, mg/g; Ce: adsrpsiynda dengeye ulaşıldığında çözeltide kalan byanın knsantrasynu, mg/l; Q: yüzeyde luşan tek tabaka tamamlandığında adsrbanın birim ağırlığında adsrplanan byamn miktarı, mg/g; b: enerjiyle ilişkili bir sabit veya net entalpi; KF ve n Freundlich sabitleridir. Lanasan byaların Bentnit ile adsrpsiynıma ait verilerin lineer Langmuir izterrnleri Şekil 8 ve lineer Freundlicb iztennleri Şekil 9 da verilmiştir. (1) 0.150. 140 Lanasan Y ellw O. 130 0.1 Lanasaıı B.Blue 0.110 0. 0.0 0.0 0.0 0.0 0.050 0.040 0.030 0.0 0.010 0.000 -ı--"---r----r----ı-- 0.02 0.04 1/Ce 0.06 Şekil 8. Bentnit üzerine Lanasan byalann adsrpsiynu için lineer Langmuir jztermleri 125 75 s 25 e Lanasan Yellw 25 50 7 5 1 00 125 150 17 5 0 Ce u -c OJJ 2. 1.0 1.0 1.500 1.300 1. 0.0 0.0 Lanasan Y ellw 0.500 Lanasan B.Blue 0.300 1.1 1.6 2.1 Şekil 7. Bentnit üzeıine Lansan byalann adsrpsiyn iztermleri (dz: lg/ ml, Kar. süresi: 1 dak.,) Adsrbanlar üzerine byaların adsrpsiyn u için lineer izterm mdellerinin sabitleri Tabl 2 de verilmiştir. Tabl 2 Langn1uir ve Freundlich izterm sabitleri lg Ce Şekil 9. Bentnit üzerine Lanasan byaların adsrpsiynu için lineer Freundhch iztermleri IV. SONUÇ Bqya Lan mu ir sabitleri Freund li ch sabitleri Q b rı KF n r ı Yel w ı 059.3 0.0005 0.968 0.7114 0.893 0.9383 B.81ue 137. ı 3 0.0043 0.410 0.0335 0.621 0.9781 Tabl 2 deki lineer izterm sabitleri incelendiğinde; adsrpsiyn prsesinin her iki adsrpsiyn mdeline de uyduğu, ancak LangmuiJ iztermine daha fazla uygunluk gösterdiği görülmektedir. Bu çalışmada parametrelere bağlı larak giderilme ranları beklenildiği gibi gerçekleşti. Adsrban larak kullanılan Bentnit, 7 5 J.llll tane byutlarında seçilerek yapılan denemeler snucunda Lanasan byalarda asidik ph'larda çalışınamu verimi arttırdığı göıülmüştür. Lanasan byaları adsrbe etmek karıştırma hızının fazla etkisi lmamakla birlikte yüksek devirlerde verimde biraz artmanın lduğu gözlemlenmiştir. Adsrban kütlesi için 1 g dan fazlasına gerek lmadığı snucuna varılmıştır. Bentnit'in Lanasan byları için verimli bir adsrban lduğu görüln1üştür. Zira, başlangıç bya knsantrasynunun artışıyla, adsrban kütlesi sabit lmasına rağmen adsrplanan bya miktannda lineer bir artış görülmüştür. Bu durum adsrbanın kapasitesinin 125
SAU Fen Bihmleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 02) Bentnit Üzerine Metal Kmpleks Byalann Adsrbsiynu yüksek lduğunu göstermektedir. Sıcaklığın artmasıyla adsrpsiynun azaldığı, da sıcaklığında çalışmanın yeterli lacağı kanaatine vanlmıştır. Bentnitin, Lanasan byalan etkili şekilde giderdiği görülmüştür. Her iki bya için Bentnit 45 dakika gibi bir sürede yeterli giderme sağlamıştır. Snuç larak Lanasan byaların giderilmesi için Bentnit adsrban larak llajjılabilir. KAYNAKLAR [I] Lin, S.H., '' Adsrptin f Disperse Dye by Pwdered Activated Carbn", J. Chem. Tech. Bitechnl., 57, 387-391, ı 993. [2] Ptts, V.J.P., McKay, G. and Healy, J.J., "The Remval f Acid Dye frm Effluent Using Natural Adsrbents-Peat and Wds", Wat. Res., 10, 1061-1067, 1976. [3] McKay, G., Blair, H.S., Otterbum, M.S. and Aga, J.A., "Earth and Fired Clay as Adsrbents fr Dyestuff Adsrptin", Water, Air, and Sil Pllutin, 24, 307-322, 1985. [ 4] Hadalaç, D., Kaya, M., Alkan, C., "Bazı Ağır Metalerin Aktifleşmiş Bentnit Tarafından Adsrpsiynu' ', Türk Kimya Dergisi, Tübitak., 36-40 1995. [5] Asfur, H.M., Nasser,M.M., Fadali, O.A. and El Geundi, M.S., "Clur Remval frm Textile Effluents Us ing Hardwd Sawdust as Adsrbent' ', J. Ch em., Tech. Bitechnl., 35A, 28-35, 1985. [ 6] http:/ /www.kara ka ya. cm tr/tr/ [7] Özacar, M., Şengil, İ.A. ve Teker, M., ' ' Alunit-Zn O Karışunları Üzerine Sulu Çözeltilerden Asidik Byaların Adsrpsiynu',, SAÜ Fen Bilimleri Enstitü Dergisi, 5(1 ), 63-68, 0 ı. [8] McKay, G., El-Geundi, M. And Nassar, M.M. ''External Mass Transprt Prcesses During the Adsrptin f Dyes n t Bagass e Pith' ', W at. Res., 22(12), 1527-1533, 1988. 126