Çörek otu küspesinden hazırlanan biyosorbent yüzeyine boyar madde adsorpsiyonu

Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Ana Bilim Dalı
Aktif karbon, geniş gözenekli yüzey alanına, ayarlanabilir gözenek yapısına ve yüzey kimyasına, inert veya indirgenmiş atmosferlerde yüksek sıcaklıklarda iyi ısıl dayanıklılığa ve düşük asit-baz reaktivitesine sahip bir malzeme olduğundan dolayı birçok alanda kendisine kullanım alanı bulmaktadır. Son zamanlarda, aktif karbon eldesi için hammadde olarak hem doğrudan biyokütle hem de atık biyokütle kullanılmaktadır. Biyokütleden elde edilen aktif karbon, adsorpsiyon kapasitesinin iyi olması yanında yenilenebilir enerji kaynaklardan elde edilmesi gibi önemli bir özelliğe de sahiptir. Bu çalışmada, metilen mavisinin atık sulardan uzaklaştırılması için çörek otu küspesi atık biyokütlesinden geliştirilen biyosorbentin etkinliğini araştırılmıştır. Çörek otu küspesi atık biyokütlesi, kimyasal aktivasyon (ağırlıkça farklı oranlarda ZnCl2 ile) ve karbonizasyon (800 ºC ) teknikleriyle biyosorbent olarak geliştirilmiştir. Geliştirilen biyosorbent, BET, FTIR-ATR, SEM-EDX, XRD ve TGA cihazları ile karakterize edilmiştir. Çeşitli şartlarda sentezlenen bu biyosorbentler arasından BET ile belirlenen en yüksek yüzey alanına sahip olan aktif karbon örneği ile sulu çözeltilerden boyar maddelerin giderimine ait çalışma yapılmıştır. Sulu çözeltilerden metilen mavisi adsorpsiyonu, pH ve sıcaklık parametreleriyle incelenmiştir. Adsorpsiyon prosesinde aktif karbon yüzeyinde metilen mavisinin adsorplanmış miktarının artan pH ve sıcaklıkla arttığı deneysel veriler sonucu bulunmuştur. Deneysel veriler Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon izotermleri kullanılarak analiz edilmiş ve adsorpsiyon verilerinin Langmuir izotermi ile oldukça iyi bir şekilde uyum gösterdiği sonucuna varılmıştır. Adsorpsiyon ölçümleri adsorpsiyon prosesinin çok hızlı ve fiziksel bir proses olduğunu göstermektedir. Boyar maddelerin giderim hızının pH ve sıcaklıktaki artış ile arttığı bulunmuştur. Metilen mavisinin adsorpsiyonu için entalpi değeri (ΔH⁰) 30,63 kj/mol, entropi değeri (ΔS⁰) 0,21 kj/mol K olarak hesaplanmıştır. Adsorpsiyona ait bu termodinamik parametreler, adsorpsiyon işleminin endotermik doğasını doğrulamaktadır.
Since activated carbon has a wide porous surface area, adjustable pore structure and surface chemistry, good heat resistance at high temperatures in inert or reduced atmospheres and low acid-base reactivity, it finds its use in many areas. Recently, both direct biomass and waste biomass are used as raw materials for the production of activated carbon. Activated carbon derived from biomass has an important feature such as good adsorption capacity, as well as obtaining renewable energy sources. In this study, the efficacy of biosorbent developed from black seed meal waste biomass for the removal of methylene blue from waste waters was investigated. Black seed meal waste biomass has been developed as a biosorbent by chemical activation (with different ZnCl2 by weight) and carbonization techniques (800 ⁰C). The developed biosorbent was characterized by BET, FTIR-ATR, SEM-EDX, XRD and TGA devices. Among the biosorbents synthesized under various conditions, the study of removal of dyestuffs from aqueous solutions was made with the activated carbon sample having the highest surface area determined by BET. The methylene blue adsorption from the aqueous solutions was examined by the pH and temperature parameters. In the adsorption process, the adsorbed amount of methylene blue on the activated carbon surface increased with increasing pH and temperature. The experimental data were analyzed using Langmuir and Freundlich adsorption isotherms and it was concluded that the adsorption data were quite well matched with the Langmuir isotherm. Adsorption measurements show that the adsorption process is a very fast and physical process. It was found that the rate of removal of dyes increased with the pH and temperature increase. The enthalpy value (ΔH⁰) for the adsorption of methylene blue was calculated as 30.63 kj/mol and the entropy value (ΔS⁰) was calculated as 0.21 kj/mol K. These thermodynamic parameters of adsorption confirm the endothermic nature of the adsorption process.