Borat bazlı adsorban kullanılarak sulu çözeltilerden alizarin sarısının giderimi
Removal of alizarin yellow from aqueous solutions using borate-based adsorbent
- Tez No: 985252
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ENES ÖZKÖK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Azo boyalar, yüksek üretim hacimleri ve dirençli kimyasal yapıları nedeniyle endüstriyel atıksularda önemli bir kirlilik kaynağı oluşturmaktadır. Bu kapsamda bu çalışmada, anyonik bir azo boya olan Alizarin Sarısı GG'nin (AYGG) sulu fazdan uzaklaştırılmasında kullanılmak üzere distrontiyum magnezyum diborat [Sr₂Mg(BO₃)₂] adsorbanının sentezlenmesi, karakterizasyonu ve adsorpsiyon performansının çok yönlü olarak değerlendirilmesi yapılmıştır. Adsorban, çözelti yakma yöntemiyle hazırlanmış; kristal yapısı XRD ile doğrulanmış; ve pH-drift yöntemi ile net yüzey yükünün sıfır olduğu pH değerinin 6,8 civarında olduğu belirlenmiştir. Deneysel çalışmalara başlandıktan sonra çözeltideki AYGG boya konsantrasyonlarının UV-Vis spektrofotometresi ile güvenilir biçimde belirlenebilmesi için maksimum ışık absorbansının gerçekleştiği dalga boyunun sabit olmadığı, ortam pH'ına duyarlı biçimde kaydığı görülmüştür. Dolayısıyla, sabit dalga boyunda hazırlanmış tek bir kalibrasyon eğrisinin tüm deney koşullarına uygulanabilir olmadığı anlaşılmıştır. Bu nedenle farklı farklı pH aralıkları için ayrı kalibrasyon eğrileri oluşturularak geniş bir pH aralığında güvenilir konsantrasyon tayini sağlanmıştır. Adsorpsiyonun gerçekleştiği optimum koşulların belirlenmesi için kesikli adsorpsiyon deneyleri başlangıç konsantrasyonu, adsorban dozajı, pH, temas süresi ve sıcaklık değişkenleri altında yürütülmüştür. Adsorpsiyon süreci, Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin–Radushkevich izotermleri ile PFO, PSO, Elovich ve partikül içi difüzyon kinetik modelleri kullanılarak analiz edilmiştir. İzoterm modellerinin verileri sınırlı düzeyde temsil ettiği, süreç davranışının yüzey heterojenliği ve fiziksel etkileşim ağırlıklı bir adsorpsiyon mekanizmasına işaret ettiği görülmüştür. Kinetik analizlerde PSO modeli en yüksek uyumu sağlamış; adsorpsiyon mekanizmasının belirgin şekilde iki basamaklı bir kütle transfer süreci içerdiği belirlenmiştir: (1) başlangıçta hızlı bir tutunma ve (2) ardından yavaşlayıp dengeye yaklaşma. Termodinamik değerlendirmeler, sürecin tüm sıcaklıklarda kendiliğinden ve ekzotermik olduğunu; düşük sıcaklıkların adsorpsiyon için daha elverişli koşullar sunduğunu ortaya koymuştur. pH'ın süreç üzerindeki belirgin etkisi, AYGG'nin asidik ve yüksek alkalin koşullarda yüksek giderim performansı sergilediğini, ancak nötr–hafif alkali koşullarda verimin azaldığını göstermiştir. Yüksek pH bölgesinde elektrostatik itmeye rağmen artan adsorpsiyon kapasitesi, sürecin elektrostatik olmayan mekanizmalarla (hidrojen bağları, Van der Waals etkileşimleri ve olası şelasyon gibi) desteklendiğine işaret etmiştir. Ardışık adsorpsiyon deneyleri, eşdeğer toplam adsorban miktarına rağmen iki kademeli sistemin tek kademeli uygulamaya kıyasla daha düşük çıkış konsantrasyonu ve daha yüksek toplam giderim verimi (%94) sunduğunu göstermiş; bu yaklaşımın özellikle düşük deşarj limitlerinin hedeflendiği durumlarda etkili bir seçenek olduğunu ortaya koyulmuştur. Rejenerasyon testleri ise Sr₂Mg(BO₃)₂ adsorbanının 550 °C'de ısıl işleme tabi tutulduktan sonra performansını büyük ölçüde koruduğunu ve tekrar kullanılabilirliğe uygun bir malzeme olduğunu doğrulamıştır. Genel olarak, elde edilen bulgular Sr₂Mg(BO₃)₂'nin AYGG gideriminde etkili, yeniden kullanılabilir ve düşük sıcaklıklarda yüksek verimlilikle çalışan bir adsorban olduğunu göstermektedir. Çalışma, borat temelli adsorbanların azo boya arıtımında uygulanabilirliğini ortaya koyarak hem analitik yöntem geliştirme hem de proses optimizasyonu bakımından literatüre önemli katkılar sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Azo dyes constitute a significant source of pollution in industrial wastewater due to their high production volumes and chemically resistant structures. In this context, the present study focuses on the synthesis, characterization, and comprehensive evaluation of the adsorption performance of distrontium magnesium diborate [Sr₂Mg(BO₃)₂] as an adsorbent for the removal of Alizarin Yellow GG (AYGG), an anionic azo dye, from aqueous solutions. The adsorbent was prepared using the solution combustion method; its crystalline structure was confirmed by XRD analysis; and the point of zero charge was determined to be approximately pH 6.8 using the pH-drift method. During preliminary experiments, it was observed that the wavelength corresponding to maximum absorbance of AYGG was not constant but shifted depending on the solution pH, making a single calibration curve at a fixed wavelength unsuitable for all conditions. Therefore, separate calibration curves were developed for different pH ranges to ensure reliable concentration measurements across a wide pH spectrum. Batch adsorption experiments were conducted under varying initial dye concentrations, adsorbent dosages, pH levels, contact times, and temperatures to determine optimal conditions. The adsorption process was analyzed using Langmuir, Freundlich, Temkin, and Dubinin–Radushkevich isotherms, as well as PFO, PSO, Elovich, and intraparticle diffusion kinetic models. These isotherm models provided limited representation of the data, indicating a mechanism dominated by surface heterogeneity and physical interactions. Kinetic analysis revealed that the PSO model exhibited the best fit, and the adsorption mechanism involved a two-step mass transfer process: (1) rapid initial uptake followed by (2) a slower approach to equilibrium. Thermodynamic evaluations demonstrated that the process was spontaneous and exothermic at all temperatures, with lower temperatures favoring adsorption. The pronounced effect of pH showed that AYGG removal efficiency was high under acidic and strongly alkaline conditions, but decreased under neutral to mildly alkaline conditions. The increased adsorption capacity at high pH, despite electrostatic repulsion, suggested the involvement of non-electrostatic mechanisms such as hydrogen bonding, Van der Waals interactions, and possible chelation. Sequential adsorption experiments indicated that, for an equivalent total adsorbent amount, a two-stage system achieved lower effluent concentrations and higher overall removal efficiency (94%) compared to a single-stage system, making it an effective approach for applications requiring stringent discharge limits. Regeneration tests confirmed that Sr₂Mg(BO₃)₂ retained its performance after thermal treatment at 550 °C, demonstrating its suitability for reuse. Overall, the findings indicate that Sr₂Mg(BO₃)₂ is an effective, reusable adsorbent for AYGG removal, operating with high efficiency at low temperatures. This study contributes significantly to the literature by demonstrating the applicability of borate-based adsorbents in azo dye treatment and by advancing analytical method development and process optimization.
Benzer Tezler
- Preparation of poly(N-tris[hydroxymethyl]methyl acrylamide) based hydrogels and composites for removal of boron from aqueous solutions
Sulu çözeltilerden bor giderilmesi için poli(N-tris[hidroksimetil]metil akrilamid) bazlı hidrojel ve kompozitlerin hazırlanması
SARE NAZ ÇİFTÇİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHİRE FİLİZ ŞENKAL
- E. coli hücrelerinden polimerik mikrokriyojeller ile RNA saflaştırılması
RNA purification by polimeric microcryogels from E.coli cells
MELEK ÖZSEVGİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADİL DENİZLİ
- Baryum alüminyum borat (BaAl2B2O7) malzemesinin adsorban olarak davranışının araştırılması
Investigation of the behavior of barium aluminum borate (BaAl2B2O7) material as an adsorbent
İLKNUR SİBEL YÜKSEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Çevre MühendisliğiKarabük ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN PEKGÖZLÜ
- Biyokütle atıklarının metilen mavi adsorpsiyon kapasitelerinin incelenmesi
Investigation of the methylene blue adsorption capacities of biomass wastes
TIBA SALEH GHANI AL-OKAIDAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiÇankırı Karatekin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED BORA AKIN
- Bor endüstri atıklarındaki lityum'un adsorpsiyon yöntemi ile kazanılması
Industrial waste lithium boran adsorption by the method of acquisition
EMİNE BURCU HINCALAN