Koçpınar/Siirt Kili Kullanarak Atık Sulardan Kristal Violet Boyar Maddesinin Uzaklaştırılmasında Adsorpsiyon Yönteminin İzoterm ve Termodinamik Hesaplamaları

Year 2023, Volume: 23 Issue: 3, 590 - 601, 28.06.2023

Ali Rıza Kul , Veysel Benek

https://doi.org/10.35414/akufemubid.1171811

Abstract

Araştırmamızda, kanserojen etkisi de bilinen boyar maddelerden biri olan kristal viyoletin sulu çözeltilerden Siirt/Koçpınar kili ile uzaklaştırılması çalışıldı. Birinci aşamada kil modifikasyona maruz bırakılmadan doğal şekliyle (KO) kullanıldı, ikinci aşamada ise aynı işlemler HNO3 ile aktifleştirilen Siirt/Koçpınar kili (KA) ile tekrar edildi. Adsorpsiyon neticesinde veriler D-R, Langmuir ve Freundlich izoterm modellerine uygulandı. Hesaplamalar sonucunda en iyi verim, 0.4 g adsorbent dozajı ile pH 5 ortamında elde edildi. Çalışma neticesinde optimum koşullarda KO adsorbenti için % 59.48, KA adsorbentin de % 83.97 giderim sağlandı. Korelasyon katsayısının 0.99’dan büyük olarak hesaplandığı Freundlich izoterm modeli, çalışmamızın uygun olduğu izoterm modeli oldu. Ayrıca D-R izoterm modeli için bulunan D-R adsorpsiyon serbest enerjisi, hem doğal hem de aktifleştirilmiş kil için 8 kJ/mol değerinden küçük bulundu. Bu sonuç adsorpsiyon işleminin fiziksel olduğunu gösterdi. Termodinamik hesaplamalar neticesinde hesaplanan Gibbs serbest enerji değerlerinin sıfırdan küçük çıkması bizlere çalışmamızın istemli meydana geldiğini gösterdi.

Keywords

adsorpsiyon, izoterm, kil, boyar madde, termodinamik

Supporting Institution

YYÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Başkanlığı

Project Number

FDK-2018-7334

Thanks

Bu araştırma makalesi “Bazı Boyar Maddelerin Doğal Ve Modifiye Edilmiş Kil Minerali Koçpınar/Siirt Üzerindeki Adsorpsiyonunun İzoterm Kinetik ve Termodinamik Analizi” isimli tez çalışmadan derlenmiştir. Ayrıca bu çalışma YYÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Başkanlığı tarafından FDK-2018-7334 No’lu proje olarak desteklenmiştir. Desteklerinden dolayı ilgili kuruma teşekkür ederiz.

Isotherm and Thermodynamic Calculations of Adsorption Method for Removal of Crystalline Violet Dyestuffs from Wastewater Using Koçpınar/Siirt Clay

Abstract

In our research, it was tried to remove crystal violet, one of the dyestuffs known to be carcinogenic, from aqueous solutions with Siirt/Koçpınar clay. In the first stage, the clay was used in its natural state (KO) without being modified, and in the second stage, the same processes were repeated with Siirt/Koçpınar clay (KA) activated with HNO3. As a result of adsorption, the data were applied to D-R, Langmuir and Freundlich isotherm models. As a result of the calculations, the best efficiency was obtained in pH 5 environment with 0.4 g adsorbent dosage. As a result of the study, 59.48% removal was achieved for KO adsorbent and 83.97% for KA adsorbent. The Freundlich isotherm model, in which the correlation coefficient was calculated as greater than 0.99, showed that our adsorption study was suitable for this model. In addition, the D-R adsorption free energy found for the D-R isotherm model was found to be less than 8 kJ/mol for both natural and activated clay. This result showed that the adsorption process is physical. The negative Gibbs free energy values calculated as a result of thermodynamic calculations showed us that our work occurred spontaneously.

Keywords

adsorption, thermodynamic, clay, Dyestuff, isotherm

Project Number

FDK-2018-7334

References

• Acet Ö., Baran T., Erdönmez D., Aksoy N. H., Alacabey I., Menteş A. and Odabaşi M., 2018. O-carboxymethyl chitosan Schiff base complexes as affinity ligands for immobilized metal-ion affinity chromatography of lysozyme. Journal of Chromatography A, 1550, 21-7.
• Akpomie K. G., Dawodu F. A. and Adebowale K. O., 2015. Mechanism on the sorption of heavy metals from binary-solution by a low cost montmorillonite and its desorption potential. Alexandria Engineering Journal, 54(3), 757-67.
• Alacabey İ., 2006. Bazı ağır metallerin (kobalt, krom, kadmiyum) doğal ve aktive edilmiş Çaldıran Diatomiti (Çaldıran/Van) üzerindeki adsorpsiyon denge çalışmaları. Yüksek Lisans Tezi, Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Van, 134.
• Alacabey İ., 2014. Doğal ve aktive edilmiş Van Gölü sediment (dip çamuru) örneklerinin bazı ağır metallerle adsorspsiyonunun izoterm ve termodinamik analizi. Doktora tezi, Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Van, 163.
• Alacabey İ., 2022a. Adsorptive Removal of Cationic Dye From Aqueous Solutions using Bardakçı Clay. International Journal of Agriculture Environment and Food Sciences, 6(1), 80-90.
• Alacabey İ., 2022b. Antibiotic Removal from the Aquatic Environment with Activated Carbon Produced from Pumpkin Seeds. Molecules, 27(4), 1380.
• Alacabey İ., 2022c. Endosulfan Elimination Using Amine-Modified Magnetic Diatomite as an Adsorbent. Frontiers in chemistry, 10, 1-11.
• Alacabey İ., Acet Ö., Önal B., Dikici E., Karakoç V., Gürbüz F., Alkan H. and Odabaşı M., 2021. Pumice particle interface: a case study for immunoglobulin G purification. Polymer Bulletin, 78(10), 5593-607.
• Alacabey İ., Kul A. R., Şakir E. and Alkan H., 2020. Van gölü doğal sediment ve modifiye sediment üzerine krom (III) adsorpsiyonu (izoterm ve termodinamik analiz çalışması). Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 11(3), 1225-32.
• Alkan S., Kul A. R., Alacabey İ. ve Necmi E., 2014. Polifenol Oksidaz Enziminin Aktif Karbonla Adsorpsiyonunun İzoterm ve Kinetik Analizi. Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 3(1), 69-78.
• Atasoy N., Mercan U., Alacabey İ. and Kul A. R., 2011. Levels of heavy metals and certain macro elements in potable and tap water at Van City Center. Hacettepe Journal of Biology and Chemistry, 39(4), 391-6.
• Altay, T., Yağmurlu, F., Şentürk, M., Murat, A., 2017. Temelli (Ankara) Neojen Havzasındaki Sedimanter Birimlerin Jeolojisi ve Mineralojisi ile ilgili İlk Verilerin Değerlendirilmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 17, 1096–1108.
• Behnamfard A. and Salarirad M. M., 2009. Equilibrium and kinetic studies on free cyanide adsorption from aqueous solution by activated carbon. Journal of Hazardous Materials, 170(1), 127-133.
• Cakmak M., 2004. Basic blue 41 boyar maddesinin anaerobik ve aktif çamur biyokütlesi tarafından adsorplanabilirliğinin incelenmesi. Yüksek Lisans tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana, 73.
• Caliskan N., Kul A. R., Alkan S., Sogut E. G. and Alacabey İ., 2011. Adsorption of Zinc (II) on diatomite and manganese-oxide-modified diatomite: A kinetic and equilibrium study. Journal of Hazardous Materials, 193, 27-36.
• Chakraborty S., Chowdhury S. and Saha P. D., 2011. Adsorption of crystal violet from aqueous solution onto NaOH-modified rice husk. Carbohydrate Polymers, 86(4), 1533-41.
• Chen G., 2004. Electrochemical technologies in wastewater treatment. Separation and purification Technology, 38(1), 11-41.
• Demir B. ve Kalpaklı Y., 2020. İşlem Görmemiş Kütahya Ca-Bentonitinin Bazik Mavi 41 (BB41) Adsorpsiyon Karakteristiğinin İncelenmesi. Journal of the Institute of Science and Technology, 10(1), 309-319.
• Demir E. ve Yalçın H., 2014. Adsorbentler: Sınıflandırma, Özellikler, Kullanım ve Öngörüler. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi, 7(2), 70-79.
• Deng, S., Dong, H., Lv, G., Jiang, H., Yu, B., Bishop, M.E., 2010. Microbial dolomite precipitation using sulfate reducing and halophilic bacteria: Results from Qinghai Lake, Tibetan Plateau, NW China. Chemical Geology, 278, 151–159.
• Depci T., Alkan S., Kul A., Önal Y., Alacabey İ. and Dişli E., 2011. Characteristic properties of adsorbed catalase onto activated carbon based adiyaman lignite. Fresenius Environmental Bulletin, 20(9), 2371-2378.
• Doğan, Ö., 2018. Kalsiyum Karbonat Polimorflarının Oluşumuna Yaşlandırma Süresinin Etkisi. Journal of the Institute of Science and Technology, 8, 227–236.
• Ece M. Ş., 2021. Synthesis and characterization of activated carbon supported magnetic nanoparticles (Fe3O4/AC@ SiO2@ Sulfanilamide) and its application in removal of toluene and benzene. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 617(2021), 126231.
• Erol K., Yıldız E., Alacabey İ., Karabörk M. and Uzun L., 2019. Magnetic diatomite for pesticide removal from aqueous solution via hydrophobic interactions. Environmental Science and Pollution Research, 26(32), 33631-41.
• Galip A., 2006. Küresel isınma, nedenleri ve sonuçları. Ankara Üniversitesi Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi Dergisi, 46(2), 29-43.
• Gülcan, M., Özcan, Y., Küçükuysal, C., 2017. An Experimental Study on the Mineralogical Chracterization of the Sarıbeyli Kaolin Deposit (Çanakkale, NW Turkey). Mugla Journal of Science and Technology, 3, 4–8.
• Gürkan E. H. and Çoruh S. ,2017. Atık döküm kumu ile katyonik boyarmaddelerin adsorpsiyon çalışmaları. Celal Bayar University Journal of Science, 13(2), 515-521.
• Kalinkin, A.M., Gurevich, B.I., Kalinkina, E.V., Chislov, M.V., Zvereva, I.A., 2021. Geopolymers Based on Mechanically Activated Fly Ash Blended with Dolomite. Minerals 2021, 11, 700.
• Kireç O., Alacabey İ., Erol K. and Alkan H., 2021. Removal of 17β-estradiol from aqueous systems with hydrophobic microspheres. Journal of Polymer Engineering, 41(3), 226-234.
• Kopaç T. and Elvan S., 2019. Bazik Kırmızı 46 tekstil boyasının Zonguldak kömüründen elde edilen farklı aktif karbonlar üzerinde adsorpsiyon davranışının karşılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(3), 1227-1240.
• Kul A., Alacabey İ. and Kılıç N. Ç., 2010. Removal of Cobalt Ions from Aqueous Solution by Diatomite. Hacettepe Journal of Biology and Chemistry, 38(2), 85-93.
• Kul A. R., Benek V., Kaptanoglu S., 2018. Alkan S. and Vedat A. Pyrus communis Atığının Üzerine Sulu Çözeltilerdeki Metilen Mavisinin Adsorpsiyon İzoterm ve Termodinamik Çalışmaları. Van Sağlık Bilimleri Dergisi, 11(1), 24-27.
• Kul A. R., Benek V., Selçuk A. and Onursal N., 2017. Using natural stone pumice in van region on adsorption of some textile dyes. Journal of the Turkish Chemical Society Section A: Chemistry, 4(2), 525-536.
• Meroufel, B., Benali, O., Mohamed, B., Zenasni, M.A., Merlin, A., George, B., 2013. Removal of Zn (II) from Aqueous Solution onto Kaolin by Batch Design. Journal of Water Resource and Protection, 05(07), 669–680.
• Önal Y. and Tantekin T., 2018. Aktif karbon, kil ve zeolit ile Malatya tekstil fabrikalarında kullanılan tekstil boyalarının adsorpsiyonu. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 9(2), 837-847.
• Öter Ç., 2021. Kromun zencefil tozu üzerine adsorpsiyon ile atık sulardan uzaklaştırılması. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 9(1), 480-492.
• Özbay, O., 2014. Malkara (Tekirdağ) Yöresindeki Kömüraltı Killerinin Mineralojik-jeokimyasal İncelemesi. Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir, 113.
• Öztürk M., Yıldız S. and Aslan Ş., 2020. Nikel (Ii) İyonlarinin Atik Çay’a Biyosorpsiyonu: Denge, Kinetik ve Termodinamik Çalişmalari. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 8(4), 985-998.
• Padmavathy K., Madhu G. and Haseena P., 2016. A study on effects of pH, adsorbent dosage, time, initial concentration and adsorption isotherm study for the removal of hexavalent chromium (Cr (VI)) from wastewater by magnetite nanoparticles. Procedia Technology, 24, 585-594.
• Rezende J., Ramos V., Oliveira H., Oliveira R. M. P. B. and Jesus E., 2018. Removal of Cr (VI) from aqueous solutions using clay from Calumbi geological formation, N. Sra. Socorro, SE State, Brazil. Materials Science Forum, 912, 1-6.
• Riza K. A., Tolga D., Ihsan A., Salih A. and Yunus O., 2011. Equilibrium, kinetic and thermodynamic studies of nickel adsorption onto natural and modified kaolinites. Fresenius Environmental Bulletin, 20(5), 1155-1166.
• Srivastava S., Sinha R. and Roy, D., 2004. Toxicological effects of malachite green. Aquatic Toxicology, 66, 319-329.
• Şen, G., Yakupoğlu, T., 2022. Mineral Assemblages and Clay Minerals Distribution in the Surface Sediments Around the Moralli Stream Drainage Basin and the East Coast of the Lake Van: Source, Transport and Paleoclimatological Approaches (Tuşba, Van/Turkey). EJONS International Journal on Mathematic, Engineering and Natural Sciences, 21, 68-83.
• Tahiri, N., Khouchaf, L., Elaatmani, M., Louarn, G., Zegzouti, A., Daoud, M., 2014. Study of the Thermal Treatment of SiO2 Aggregate. Materials Science and Engineering, 62, 1-8.
• Teğin İ., Demirel M. F., Alacabey İ. and Yabalak E., 2022. Investigation of the effectiveness of waste nut shell–based hydrochars in water treatment: a model study for the adsorption of methylene blue. Biomass Conversion and Biorefinery, 1-14.
• Wachowiak, J., Pawlikowski, M., Wilkosz, P., 2012. Lithostratigraphy of Zechstein evaporites of the central and north-western parts of the Mogilno Salt Diapir, based on boreholes Z-9 and Z-17. Geology, Geophysics & Environment, 38, 115.
• Zuo, R.-F., Du, G.-X., Yang, W.-G., Liao, L.-B., Li, Z., 2016. Mineralogical and chemical characteristics of a powder and purified quartz from Yunnan Province. Open Geosciences, 8(1), 607-611.