Optimization and kinetic modeling of color removal by biosorption method from textile wastewater containing Remazol Red RR dye using sunflower biosorbent

Yıl 2024, Cilt: 30 Sayı: 5, 700 - 706, 30.10.2024

Mehmet Fatih Gözükızıl , Nurgül Özbay

Öz

In the textile industry, the coloring process is done by dyeing the fabrics
obtained from fiber, yarn or weaving, knitting and nonwoven surface
methods. Waste water generated after dyeing processes contains
dyestuff. Considering the situations such as the inability to reuse waste
water and the damages it causes to the ecosystem; dyes should be
treated. The treatment of dyestuffs from wastewater can be done by
using different biomass by biosorption method. In this study, color
removal from aqueous solutions of reactive group Remazol Red RR dye
was investigated by using the biosorption method with sunflower
biomass. Optimum values of parameters such as solution pH, amount of
biosorbent, initial solution concentration, electrolyte effect, contact
time and solution temperature were found by experiments. Color
removal was found to be 70% under optimum pH 2 value, 100 ppm
initial concentration, 0.1 g biosorbent amount, 60 minutes working time
and room temperature conditions. Pseudo-First and Second Order
Kinetic models, Langmuir and Freundlich models for adsorption
isotherm were applied to experimental data. The biosorption of
Remazol Red RR dye on sunflower biomass was compatible with the
pseudo-second order kinetic model, Langmuir adsorption isotherm
model and thermodynamic data were evaluated, it was determined that
the biosorption occurred spontaneously with negative Gibbs free energy
values.

Anahtar Kelimeler

Color removal, Biosorption, Remazol Red RR, Textile waste water

Ayçiçeği biyosorbenti kullanılarak Remazol Red RR boyar maddesi içeren tekstil atık sularından biyosorpsiyon yöntemiyle renk gideriminin optimizasyonu ve kinetik modellenmesi

Öz

Tekstil endüstrisinde renklendirme işlemi elyaftan, iplikten veya
dokuma, örme, dokusuz yüzey yöntemleri ile elde edilen kumaşların
boyanması ile yapılmaktadır. Boya işlemleri sonrası oluşan atık sular
boyarmadde içermektedir. Atık suların yeniden kullanılamaması ve
ekosisteme verdiği zararlar gibi durumlar düşünüldüğünde boyar
maddelerin arıtılması gerekmektedir. Atık sulardan boyarmaddelerin
arıtımı biyosorpsiyon yöntemiyle farklı biokütlelerden yararlanılarak
yapılabilmektedir. Bu çalışma kapsamında Remazol Red RR
boyarmaddesinin sulu çözeltilerinden, ayçiçeği küspesi ile
biyosorpsiyon yöntemi kullanılarak renk giderimi incelenmiştir. Farklı
deneyler yapılarak çözeltinin pH’ı, başlangıç derişimi, sıcaklığı,
biyosorbent ekleme miktarı ve temas süresi gibi parametrelerin
optimum değerleri bulunmuş ve elektrolit etkisi incelenmiştir. Optimum
pH 2 değeri, 100 ppm başlangıç konsantrasyonu, 0.1 g biyosorbent
miktarı, 60 dk. çalışma süresi ve oda sıcaklığında renk giderimi %70
olarak bulunmuştur. Elde edilen veriler ile adsorpsiyon kinetği için,
yalancı birinci ve ikinci mertebe kinetik hesapları yapılmış, adsorpsiyon
izotermleri için ise Langmuir ve Freundlich modellleri seçilmiştir.
Remazol Red RR boyarmaddesinin ayçiçeği küspesiyle biyosorpsiyonun
ikinci derece yalancı kinetik modeline, adsorpsiyon izotermi için
Langmuir modeline uyumlu olduğu ve termodinamik veriler
değerlendirdiğinde negatif Gibbs serbest enerjisi değerleri
biyosorpsiyonunun kendiliğinden gerçekleştiğini göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

Renk giderimi, Biyosorpsiyon, Remazol Red RR, Tekstil atık suyu

Kaynakça

• [1] Bisschops I, Spanjers H. “Literature review on textile wastewater characterisation”. Environmental Technology, 24(11), 1399-1411, 2003.
• [2] Correia VM, Stephenson T, Judd SJ. “Characterisation of textile wastewaters-a review”. Environmental Technology 15(10), 917-929, 1994.
• [3] Gómez V, Larrechi MS, CallaoMP. “Kinetic and adsorption study of acid dye removal using activated carbon,” Chemosphere, 69(7), 1151-1158, 2007.
• [4] VAIDYA AA, Datye KV. “Environmental pollution during chemical processing of synthetic fibres”. Environmental Pollution During Chemıcal Processıng of Synthetıc Fibres, 29, 3-10, 1982.
• [5] Kocaer FO. “Boyar madde içeren tekstil atıksularının arıtım alternatifleri”. Uludağ Üniversitesi MühendislikMimarlık Fakültesi Dergisi, 7(1), 47-55, 2002.
• [6] Cırık K, Yiğit N, Gören S. Boyar Madde İçeren Atıksu Arıtma Tesislerinin İşletilmesine Yönelik El Kitabı. 109G083 No.lu Tübitak Kamag Projesi, Ankara, Türkiye, 2013.
• [7] Aksel E, Anı̇ş P. “Tekstil boyama atiksularinin ozonlama ile renk giderimi”. Uludağ Üniversitesi MühendislikMimarlık Fakültesi Dergisi, 11(1), 83-91, 2006.
• [8] Solak M. “Hibrit elektrokoagülasyon/elektrooksidasyon prosesleri ile denim ürün üretim atiksularinin aritimi”. Süleyman Demirel University Journal of Natural and Applied Sciences, 23(3), 780-786, 2019.
• [9] Tavares MGR. “Removal of reactive dyes from aqueous solution by fenton reaction: kinetic study and phytotoxicity tests”. Water, Air, and Soil Pollution, 231(2), 1-15, 2020.
• [10] Puchana-Rosero MJ.“Fungal biomass as biosorbent for the removal of Acid Blue 161 dye in aqueous solution”. Environmental Science and Pollution Research, 24(4), 4200-4209, 2017.
• [11] Arami M, Limaee NY, Mahmoodi NM, Tabrizi NS. “Removal of dyes from colored textile wastewater by orange peel adsorbent: Equilibrium and kinetic studies”. Journal of Colloid and Interface Science, 288(2), 371-376, 2005.
• [12] Jóźwiak T, Filipkowska U, Brym S, Kopeć L. “Use of aminated hulls of sunflower seeds for the removal of anionic dyes from aqueous solutions”. International Journal of Environmental Science and Technology, 17(3), 1211-1224, 2020.
• [13] Da Silva DCC, Pietrobelli MTDA. “Residual biomass of chia seeds (Salvia hispanica) oil extraction as low cost and ecofriendly biosorbent for effective reactive yellow B2R textile dye removal: Characterization, kinetic, thermodynamic and isotherm studies”. Journal of Environmental Chemical Engineering, 7(2), 1-9, 2019.
• [14] Dawodu FA, Akpan BM, Akpomie KG. “Sequestered capture and desorption of hexavalent chromium from solution and textile wastewater onto low cost Heinsia crinita seed coat biomass”. Applied Water Science, 10(1), 1-15, 2020.
• [15] Hamutoğlu R, Dinçsoy AB, Cansaran-Duman D, Aras S. “Biyosorpsiyon, adsorpsiyon, fitoremediasyon yöntemleri ve uygulamalari”. Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi, 69(4), 235-253, 2012.
• [16] Nakiboğlu T, Sevindir HC. “Deri endüstrisi atıksularından kromun çeşitli alglerle biyosorpsiyonu”. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10(2), 284-291,2006.
• [17] Armagan B, Toprak F. “Using pistachio shell for Remazol Red removal from aqueous solutions: equilibrium, kinetics and thermodynamics”. Desalination and Water Treatment, 56(1), 136-145,2015.
• [18] Costa JAS, Paranhos CM. “Evaluation of rice husk ASH in adsorption of remazol red RR DYE from aqueous media”. SN Applied Sciences,1(5), 1-8, 2019.
• [19] Monteiro MS, de Farias RF, Chaves JAP, Santana, S A, Silva, HAS, Bezerra CWB. “Wood (Bagassa Guianensis Aubl) and Green Coconut Mesocarp (Cocos Nucifera) Residues as Textile Dye Removers (Remazol Red RR and Remazol Brilliant Violet)”. Journal of Environmental Management, 204, 23-30,2017.
• [20] National Library of Medicine, PubChem. “Remazol Red RR B|C18H14N2Na2O10S3”. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/RemazolRed-B.
• [21] Yargıç AŞ, Şahin RY, Özbay N, Önal E. “Assessment of toxic copper (II) biosorption from aqueous solution by chemically-treated tomato waste”. Journal of Cleaner Production, 88, 152-159, 2015.
• [22] Blazinić P. Adsorpcija Bojila za Tekstil na Poroznom Kompozitnom Nosaču. Doctoral Dissertation, University of Zagreb, Zagreb, Croatia, 2017.
• [23] Ezzati R. “Derivation of pseudo-first-order, pseudosecond-order and modified pseudo-first-order rate equations from langmuir and freundlich isotherms for adsorption”. Chemical Engineering Journal, 392, 1-12, 2020.
• [24] Aslan Ş, Yildiz S, Öztürk M. “Sentetik atıksulardan atık çay sorbentine Cu +2 biyosorpsiyonu: kinetikler, eşitlikler ve termodinamik Biosorption of Cu 2+ from synthetic wastewater by tea waste sorbent: kinetics, equilibrium and thermodynamics”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 27(3), 359-367, 2021.
• [25] Demirçivi P. “Asit turuncu II boyasının kitosan ve zirkonyum(IV)-kitosan üzerine adsorpsiyonunun karşılaştırılması Comparison of adsorption of acid orange II dye on chitosan and zirconium(IV)-chitosan”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 24(7), 1298-1303, 2018.
• [26] Tosun E, Boztepe C, Baysar A, Künkül A. “Asidik boyaların poli(akrilamid-vinilimidazol) hidrojel kullanılarak atık sulardan giderimi Removal of acid dyes from wastewater using poly(acrylamide-vinylimidazole) hydrogel”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 25(8), 914-921, 2019.