Patlıcan bitkisi sapından (Solanum melongena) elde edilen biyokömür ve aktif karbonun malachite green adsorpsiyonunda kullanımının araştırılması
Investigation of the use of biocharcoal and activated carbon obtained from eggplant plant stalk (Solanum melongena) in malachite green adsorption
- Tez No: 943971
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUTLU YALVAÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Mersin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, çevresel kirliliğin azaltılmasına yönelik sürdürülebilir ve ekonomik bir yaklaşım geliştirme amacıyla Solanum melongena (patlıcan) bitkisi saplarının, Malachite Green (MG) boyar maddesinin sulu ortamdan giderilmesindeki adsorpsiyon potansiyeli araştırılmıştır. Su kaynakları, yalnızca ekosistemlerin devamlılığı açısından değil, aynı zamanda ekonomik kalkınma ve toplumsal sağlık açısından da kritik bir rol oynamaktadır. Ancak sanayi faaliyetleri ve kontrolsüz kimyasal deşarjlar, özellikle boyar madde içeren atık sular aracılığıyla su kaynaklarını tehdit etmektedir. Tekstil, kâğıt ve plastik endüstrilerinden kaynaklanan boyar maddeler, çevresel açıdan ciddi bir risk teşkil etmekte olup, MG bu tür bileşikler arasında toksik etkileri ve kalıcılığı ile öne çıkmaktadır. Bu bağlamda, çalışmada MG boyasının kimyasal özellikleri ve çevresel etkileri incelenmiş; adsorpsiyon prosesinin fizikokimyasal temelleri detaylandırılmıştır. Solanum melongena saplarının adsorbent olarak etkinliği, kinetik modelleme, izoterm analizleri ve termodinamik parametreler ışığında değerlendirilmiştir. Bitki sapları, biyokömür ve aktif karbon formlarına dönüştürülerek farklı modifikasyonların adsorpsiyon performansına etkisi karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Adsorbentlerin karakterizasyonu, SEM, BET ve FTIR analizleriyle gerçekleştirilmiş; deneysel tasarım ise Response Surface Methodology (RSM) kullanılarak optimize edilmiştir. Adsorpsiyon deneyleri, oda sıcaklığında, 100 mL hacmindeki çözeltiler ve 35 mesh altı adsorbentler kullanılarak kesikli sistemde yürütülmüştür. Çalışmada; adsorbent dozu, çözeltinin pH değeri, başlangıç MG konsantrasyonu ve temas süresi olmak üzere dört temel parametrenin adsorpsiyon verimliliği üzerindeki etkisi incelenmiştir. Biyokömür için optimum işlem koşulları 0,05 g adsorbent, pH 6, 150 mg/L MG konsantrasyonu ve 60 dakika temas süresi olarak belirlenmiş; bu koşullarda biyokömürün adsorpsiyon kapasitesi 317,34 mg/g ve giderim verimi %98,49 olarak saptanmıştır. Verilerin Freundlich izoterm modeline yüksek düzeyde uyum gösterdiği ve adsorpsiyon kinetiğinin yalancı ikinci dereceden kinetik modele uygunluk arz ettiği gözlemlenmiştir. Termodinamik analizler, sürecin kendiliğinden gerçekleşen ve endotermik karakterde bir adsorpsiyon mekanizması ile ilerlediğini ortaya koymuştur. Aktif karbon için elde edilen optimum koşullar 0,1 g adsorbent, pH 8, 150 mg/L MG konsantrasyonu ve 60 dakikalık temas süresi olarak belirlenmiş; bu şartlar altında adsorpsiyon kapasitesi 167,40 mg/g ve giderim verimi %98,76 olarak ölçülmüştür. Aktif karbon yüzeyinin heterojen yapısını en iyi şekilde tanımlayan Freundlich izoterm modeli ile yüksek uyum sağlandığı ve ikinci dereceden kinetik modelin prosesi başarıyla temsil ettiği tespit edilmiştir. Termodinamik bulgular, bu form için de adsorpsiyonun kendiliğinden ve endotermik bir doğaya sahip olduğunu göstermektedir. Elde edilen bulgular, Solanum melongena saplarının özellikle biyokömür ve aktif karbon formlarında, çevre dostu, düşük maliyetli ve etkin bir adsorbent olarak değerlendirilebileceğini ortaya koymaktadır. Bu doğrultuda, söz konusu lignoselülozik atığın değerlendirilmesi, endüstriyel atık suların arıtımında alternatif bir çözüm sunarak sürdürülebilir su yönetimi stratejilerine önemli katkılar sağlayabilir.
Özet (Çeviri)
In this study, the adsorption potential of Solanum melongena (eggplant) stems for the removal of Malachite Green (MG) dye from aqueous solution was investigated as part of a sustainable and cost-effective approach to mitigating environmental pollution. Water resources play a critical role not only in the continuity of ecosystems but also in economic development and public health. However, industrial activities and uncontrolled chemical discharges, particularly those containing dye pollutants, pose a serious threat to water quality. Dyes originating from textile, paper, and plastic industries constitute a major class of environmental contaminants, with MG being particularly notable due to its toxicity and persistence in aquatic systems. Within this context, the chemical properties and environmental effects of MG were examined, and the physicochemical fundamentals of the adsorption process were thoroughly analyzed. The adsorption efficiency of Solanum melongena stems was evaluated through kinetic modeling, isotherm analysis, and thermodynamic parameters. The plant stems were converted into biochar and activated carbon forms, and the effects of these modifications on adsorption performance were comparatively assessed. The characterization of the adsorbents was conducted using SEM, BET, and FTIR analyses, and experimental design was optimized using Response Surface Methodology (RSM). Adsorption experiments were carried out in a batch system at room temperature using 100 mL volume solutions and adsorbents below 35 mesh. The effects of four key parameters—adsorbent dosage, solution pH, initial MG concentration, and contact time—on adsorption efficiency were investigated. The optimum conditions for biochar were determined as 0.05 g adsorbent dosage, pH 6, 150 mg/L MG concentration, and 60 minutes of contact time, under which the adsorption capacity reached 317.34 mg/g with a removal efficiency of 98.49%. The adsorption data fitted well with the Freundlich isotherm model, and the kinetic behavior followed the pseudo-second-order model. Thermodynamic analysis revealed that the adsorption process was spontaneous and endothermic in nature. For activated carbon, the optimum conditions were found to be 0.1 g adsorbent dosage, pH 8, 150 mg/L MG concentration, and 60 minutes of contact time. Under these conditions, the adsorption capacity was determined as 167,40 mg/g with a removal efficiency of 98.76%. The adsorption process also showed a good fit with the Freundlich isotherm model and pseudo-second-order kinetics, reflecting the heterogeneous surface structure of the activated carbon. Thermodynamic results similarly indicated a spontaneous and endothermic adsorption process. The findings of this study demonstrate that Solanum melongena stems, particularly in biochar and activated carbon forms, can serve as effective, environmentally friendly, and low-cost adsorbents for dye removal. Accordingly, the utilization of this lignocellulosic waste material offers a promising alternative for the treatment of industrial wastewater and contributes significantly to the development of sustainable water management strategies.
Benzer Tezler
- Canavarotuna (Orobanche spp.) dayanıklılık ve canavarotunun ırkları üzerine araştırmalar
Başlık çevirisi yok
M.ARZU ÖZKANER
- Küsküt (cuscuta campestris Yuncker)'ün biyolojisi ve savaşımına ilişkin incelemeler
The Studies on the biology and control of cuscuta spp. (cuscuta campestris Yunck.)
HASAN DEMİRKAN
- Tokat yöresine uygun patlıcan ve biber çeşitlerinin saptanması
Başlık çevirisi yok
AHMET İŞBECEREN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
ZiraatCumhuriyet ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDURRAHMAN YAZGAN
- Pamuk beyazsineği (Bemisia tabaci (Genn.)(Homoptera: Aleyrodidae)'nin konukçu değişimi ve populasyon gelişmesinin tesbiti
Migration of cotton whitefly, Bemisia tabaci (Gennadius), (Homoptera: Aleyrodidae) between various host plants and its population changes
HÜSEYİN GÖÇMEN
- Antalya yöresinde (Kale) sebze yetiştirilen seralardaki toprakların ve bitkilerin besin maddesi durumunun tesbiti
Başlık çevirisi yok
ÖMER LUTFİ ELMACI