Sudaki organik boyar maddelerin polimerik reçineler üzerine kesikli ve sürekli sistemden adsorpsiyonunun incelenmesi

Abstract

Endüstriyel işlemler sonucu sulara bırakılan kirletici boyar maddeler insan sağlığını tehdit etmektedir. Bu kirleticiler farklı sanayiilerde kullanılan çeşitli yapılardaki doğal ya da sentetik boyar maddelerdir. Söz konusu kirleticiler atıksuların zehirli hale gelmesine neden olmalarının yanında suların geri kazanımı ve kullanımını da engellerler. Özellikle “yeşil kimya” uygulamalarının önem kazandığı günümüzde bu maddelerin su ortamından temizlenmesi için pek çok çalışma gerçekleştirilmektedir. Adsorpsiyon işlemi de etkin olarak kullanılmakta olan yöntemlerden biridir. Boyar maddelerin tutulması konusundaki etkinliği sebebiyle bu işlem uzun süredir araştırma konusu olmaktadır. Adsorban olarak doğal veya sentetik malzemeler seçilebilmektedir. Sentetik reçineler polimerik esaslı, zehirsiz, kimyasal olarak inert, modifiye edilebilen, bozunmadan oda koşullarında saklanabilen ve rejenere olabilen malzemelerdir. Bu özellikleri polimerik sentetik reçinelerin kullanımını arttırmıştır. Bu çalışmada, endüstride kullanılan Brilliant Yeşili (Brilliant Green), Anilin Mavisi (Aniline Blue), Malakit Yeşili (Malachite Green), Kongo Kırmızısı (Congo Red) ve Brilliant Krezil Mavisi (Brilliant Cresyl Blue) boyar maddelerinin ticari Amberlite XAD-4, XAD-7 ve XAD-16 üzerine sulu ortamdan adsorpsiyonu kesikli ve sürekli sistemde incelenmiştir. Adsorbanın kapasitesini belirleyebilmek için Langmuir ve Freundlich izotermleri çizilmiş ve izotermlere ait katsayılar hesaplanarak hangi mekanizmaya uygunluk sağladığı belirlenmiştir. Bunun yanında uygun deney koşullarının bulunması amaçlanmış ve bu amaçla kirletici başlangıç konsantrasyonu, reçine miktarı, temas süresi, sıcaklık ve pH değerleri deneysel olarak değiştirilerek en etkin olanı bulunmuştur. Seçilen boyar maddelerden Anilin Mavisi’nin her üç reçine üzerine de oldukça hızlı biçimde tutunduğu görülmüştür. Tüm boyar maddeler için en uygun ve etkili reçinenin XAD-7 olduğu söylenebilmektedir. Yapılan denemeler sonucu en uygun reçine miktarı olarak 0,2 g /25 mL ve başlangıç konsantrasyonu da 20 mg.L-1 seçilmiştir. İncelenen pH aralığında en etkin adsorpsiyonun boyar madde çözeltilerinin doğal pH değerlerinde gerçekleştiği görülmüş ve denemelere bu şekilde devam edilmiştir. Sıcaklık artışının adsorpsiyona olumlu katkı yaptığı belirlenmiştir. Yalancı birinci mertebe ve yalancı ikinci mertebe kinetik mekanizmaları incelenmiş ve içlerinden uygun olanı belirlenmiştir. Buna göre neredeyse tüm boyar maddelerin tüm reçineler üzerine olan adsorpsiyon işlemlerinin yalancı ikinci mertebe kinetiğini izlediği bulunmuştur. Farklı sıcaklıklarda yapılan denemelerden yararlanılarak reaksiyonlara ait termodinamik veriler hesaplanmıştır. Tüm boyar maddeler ve reçineler için ΔGo değerleri negatif, ΔHo ve ΔSo değerleri ise pozitif bulunmuştur. Bu da tüm boyar maddeler ve reçineler için adsorpsiyonun kendiliğinden gerçekleşen endotermik bir işlem olduğunu ifade etmektedir. Tezde ayrıca sürekli sistem kullanarak reçinelerin rejenerasyonu incelenmiş ve endüstriyel uygulamalar açısından önemi olan yeniden kullanılabilirlikleri deneysel olarak belirlenmiştir. Sürekli sistemde XAD-7 reçinesi üzerine tutunmuş olan boyar maddelerin uygun çözeltilerle desorpsiyonu sağlanmıştır. Art arda gerçekleştirilen beş adsorpsiyon-desorpsiyon döngüsü boyunca adsorpsiyon etkinliğinin en fazla %5 azaldığı görülmüştür.