Doğal Adsorban Maclura pomifera (Raf) C. K. Schneider Meyvesi Kullanılarak Sulardan Kristal Viyole Giderimi

Öz

Bu çalışmada, Marmara Bölgesi ekolojik koşullarında yetişen Moraceae üyesi Maclura pomifera (Raf.) C. K.Schneider (ayı dutu, yalancı portakal) meyvesi, düşük maliyetli ve çevre dostu bir biyosorbent olarak değerlendirilmiştir. Kristal viyole boyar maddesinin sulu çözeltilerden adsorpsiyon ile giderimi araştırılmıştır. Adsorpsiyon deneyleri 298 K, 308 K ve 318 K sıcaklıklarda 5, 10, 15 20, 25 ppm konsantrasyonlarda gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler Langmuir, Freundlich, Temkin izotermleri ve kinetik modelleri ile hesaplanmıştır. Hesaplamalar sonucunda adsorpsiyonun Freundlich izoterm modeline uygun gerçekleşmiş olup yalancı ikinci derece kinetik modeline iyi uyum sağlamıştır. Yapılan termodinamik (ΔG°, ΔH°, ΔS°) analizleri sonucu ise adsorpsiyonun spontane ve farklı derişim, sıcaklık ve yüzey doluluk koşullarına bağlı olarak adsorpsiyonun termodinamik davranışı değişmektedir. Bu durum, adsorpsiyonun çok aşamalı bir süreç olduğunu ve koşullara bağlı olarak ekzotermik veya endotermik karakter gösterebildiğini ortaya koymaktadır. SEM–EDX analizleri ise, biyosorbentin heterojen ve pürüzlü yüzey yapısı ile fonksiyonel grupların varlığının bu yüksek adsorpsiyon performansını desteklediğini göstermektedir. Sonuç olarak Maclura pomifera meyvelerinin boyar madde gideriminde etkili, çevre dostu ve düşük maliyetli bir biyosorbent olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Adsorpsiyon
• Kristal viyole
• Çevre kirliliği
• Maclura pomifera.

Removal of Crystal Violet from Water Using the Natural Adsorbent Maclura pomifera (Raf) C. K. Schneider Fruit

Öz

In this study, the fruit of Maclura pomifera (bearberry, false orange), a member of the Moraceae family growing under the ecological conditions of the Marmara region, was evaluated as a low-cost and environmentally friendly biosorbent. The removal of the dye crystal violet from aqueous solutions via adsorption was investigated. Adsorption experiments were conducted at temperatures of 298 K, 308 K and 318 K and at concentrations of 5, 10, 15, 20 and 25 ppm. The data obtained were analysed using the Langmuir, Freundlich and Temkin isotherms and kinetic models. The results showed that the adsorption followed the Freundlich isotherm model and showed good agreement with the pseudo-second-order kinetic model. The results of the thermodynamic (ΔG°, ΔH°, ΔS°) analyses indicated that the adsorption is spontaneous and that its thermodynamic behaviour varies depending on different concentration, temperature and surface occupancy conditions. This indicates that adsorption is a multi-stage process and can exhibit exothermic or endothermic characteristics depending on the conditions. SEM–EDX analyses also demonstrated that, demonstrate that the biosorbent’s heterogeneous and rough surface structure, along with the presence of functional groups, supports this high adsorption performance.

Anahtar Kelimeler

• Adsorption
• Crystal violet
• Environmental pollution
• Maclura pomifera.

Kaynakça

1. Afroze, S., Sen, T. K., Ang, M., & Nishioka, H. (2016). Adsorption of methylene blue dye from aqueous solution by novel biomass Eucalyptus sheathiana bark: Equilibrium, kinetics, thermodynamics and mechanism. Desalination and Water Treatment, 57(13), 5858–5878.
2. Altuner, E. M. (2012). High hydrostatic pressure extraction of phenolic compounds from Maclura pomifera fruits. African Journal of Biotechnology, 11(4), 930–937.
3. Berg, C. C., Corner, E. J. H., & Jarrett, F. M. (2006). Moraceae genera other than Ficus. Flora Malesiana, Series I: Seed Plants, 17(1), 1–146.
4. Bounaas, M., Bouguettoucha, A., Chebli, D., Derbal, K., Benalia, A., & Pizzi, A. (2024). Effect of washing temperature on adsorption of cationic dyes by raw lignocellulosic biomass. Applied Sciences, 14(22), Article 10365.
5. Bozkan, H., (2012). Azo boyalarının zeytin atığı (pirina) kullanılarak adsorpsiyon metodu ile giderimi (Doktora Tezi), Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.
6. Bozkan, H. (2012). Azo boyalarının zeytin atığı (pirina) kullanılarak adsorpsiyon metodu ile giderimi (Doktora tezi, Selçuk Üniversitesi). Selçuk Üniversitesi.
7. Chiou, M. S., & Chuang, G. S. (2006). Competitive adsorption of dye metanil yellow and RB15 in acid solutions on chemically cross-linked chitosan beads. Chemosphere, 62(5), 731–740.
8. Çiçekçi, A. (2019). Doğal şeftali çekirdeği ile malahit yeşilinin adsorpsiyonu (Yüksek lisans tezi, Atatürk Üniversitesi). Atatürk Üniversitesi.

9. Edebali, S., & Pehlivan, E. (2014). Evaluation of Cr(III) by ion-exchange resins from aqueous solution: Equilibrium, thermodynamics and kinetics. Desalination and Water Treatment, 52(37–39), 7143–7153.
10. Freundlich, H. M. F. (1906). Über die Adsorption in Lösungen. Zeitschrift für Physikalische Chemie, 57, 385–470. Ho, Y. S., & McKay, G. (1999). Pseudo-second order model for sorption processes. Process Biochemistry, 34(5), 451–465.
11. Jawad, A. H., Abdulhameed, A. S., & Mastuli, M. S. (2020). Acid-functionalized biomass material for methylene blue dye removal: A comprehensive adsorption and mechanism study. Journal of Taibah University for Science, 14(1), 305–313.
12. Judd, W. S., Campbell, C. S., Kellogg, E. A., Stevens, P. F., & Donoghue, M. J. (2016). Plant systematics: A phylogenetic approach (4th ed.). Sinauer Associates.
13. Kamal, N. M., Ridha, N. A.-S., Rusin, L. A., & Hussein, M. A. (2018). Removal of Alizarin yellow dye from aqueous solution by adsorption on the pomegranate crusts. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 454(1), Article 012122.
14. Katheresan, V., Kansedo, J., & Lau, S. Y. (2018). Efficiency of various recent wastewater dye removal methods: A review. Journal of Environmental Chemical Engineering, 6(4), 4676–4697.
15. Kaya, N. & Yıldız Uzun, Z. (2020). Investigation of effectiveness of pyrolysis products on removal of alizarin yellow GG from aqueous solution: a comparative study with commercial activated carbon. Water Sci Technol, 81(6), 1191–1208.
16. Kaya, N., & Yıldız Uzun, Z. (2020). Investigation of effectiveness of pyrolysis products on removal of alizarin yellow GG from aqueous solution: A comparative study with commercial activated carbon. Water Science and Technology, 81(6), 1191–1208.
17. Keller, J. U., & Staudt, R. (2005). Gas adsorption equilibria: Experimental methods and adsorptive isotherms. Springer.
18. Khaled, A., El Nemr, A., El-Sikaily, A., & Abdelwahab, O. (2009). Treatment of artificial textile dye effluent containing Direct Yellow 12 by orange peel carbon. Desalination, 238(1–3), 210–232.
19. Nayak, A. K., & Pal, A. (2020). Utilization of lignocellulosic waste for acridine orange uptake: Insights into multiparameter isotherms modeling with ANN-aimed formulation. Journal of Environmental Engineering, 146(9), Article 04020096.
20. Ogugbue, C. J., & Sawidis, T. (2011). Bioremediation and detoxification of synthetic wastewater containing triarylmethane dyes by Aeromonas hydrophila isolated from industrial effluent. Biotechnology Research International, 2011, Article 967925.
21. Özsoy, M. (2019). Adsorpsiyon yöntemiyle sulu Cu(II) iyonlarının gideriminde adsorban olarak midye (Mytilus edulis) kullanımının incelenmesi (Yüksek lisans tezi, Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi). Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi.
22. Sid, D., Salem, Y., Baitiche, M., Djerboua, F., Boukhalfa, N., & Boutahala, M. (2020). Removal of methylene blue dye from water with low-cost Nigella sativa seeds waste: Kinetic, isotherm, and statistical modeling. Desalination and Water Treatment, 197, 358–367.
23. Tang, Y., Zhao, Y., Lin, T., Li, Y., Zhou, R., & Peng, Y. (2019). Adsorption performance and mechanism of methylene blue by H₃PO₄-modified corn stalks. Journal of Environmental Chemical Engineering, 7(6), Article 103446.
24. Volkan, N., & Özmetin, E. (2022). Maxilon Blue GRL boyar maddesinin illit kil minerali ile gideriminin optimizasyonu. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 10(1), 216–232.
25. Weber, W. J., Jr., & Morris, J. C. (1963). Kinetics of adsorption on carbon from solution. Journal of the Sanitary Engineering Division, 89(2), 31–60.
26. Yıldız, M. (2020). Tekstil endüstrisinde kullanılan malahit yeşili boyar maddesinin illit minerali ile giderimi (Yüksek lisans tezi, Balıkesir Üniversitesi). Balıkesir Üniversitesi.
27. Yılmaz, N. (2007). Doğal kil minerali bentonit ile boyar maddelerin adsorpsiyonu (Yüksek lisans tezi, Cumhuriyet Üniversitesi). Cumhuriyet Üniversitesi.