Çilek saplarının kullanıldığı adsorpsiyon prosesinin etkinliğinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Metil Oranj boyar maddesini içeren sulu ortamlardan, boyar maddenin giderilmesi amacıyla çilek saplarından üretilmiş bir adsorban malzeme geliştirilmiştir. Adsorban malzemenin üretimi için ısı ve K₂CO₃ aktivasyonundan yararlanılmıştır. Hazırlanan adsorbanın çeşitli özelliklerinin belirlenmesi için FTIR, elementel analiz, BET, SEM/EDX, TGA ve XRD yöntemleri uygulanmıştır. Adsorpsiyon prosesleri üzerinde etkili olan çok sayıda parametrenin (başlangıç boyar madde konsantrasyonu, çözelti pH’ı, çalkalama hızı, çözelti sıcaklığı, adsorban miktarı ve temas süresi gibi) farklı seviyeleri deneysel olarak araştırılmıştır. Adsorpsiyon kinetiği YBD ve YİD modellerle, denge davranışı ise Langmuir ve Freundlich izotermleri ile analiz edilmiş; ayrıca termodinamik parametreler de hesaplanmıştır. Çilek saplarından hazırlanan adsorbanın Metil Oranj adsorpsiyonunu destekleyecek aktif grupları açıklanmıştır. Adsrobanın yüksek karbon içeriği karakterizasyon teknikleri ile ortaya konmuştur. Adsorban yüzey özelliklerine göre; heterojen yapılı, gözenekli ve geniş yüzey alanına sahip olarak tanımlanmıştır. Adsorpsiyon deneyleri ile etkili parametrelerin en uygun değerleri belirlenmiştir. Temas süresi çalışması ile Metil Oranj adsorpsiyonun dengeye 660 dakikada ulaştığı artık değişmeyen konsantrasyon değerlerinden anlaşılmıştır. Çilek sapları ile hazırlanan adsorban %97,82 Metil Oranj adsorpsiyon yüzdesi sergilemiştir. Çilek sapları ile Metil Oranj boyar maddesi arasında gerçekleşen kimyasal adsorpsiyon, kinetik analizler sonucunda prosesin YİD modele uygunluğu ile ortaya koymuştur. Ayrıca Metil Oranj moleküllerinin adsorban yüzeyine düzenli ve tek tabakalı dizlimini Langmuir izoterm modeli açıklamıştır. Adsorpsiyon sırasında azalan düzensizlik ve bu ekzotermik olay termodinamik incelemeler sonucunda tespit edilmiştir.

In this study, an adsorbent material produced from strawberry stems was developed for the removal of Methyl Orange dye from aqueous media containing the dye. Heat and K₂CO₃ activation were used for the production of the adsorbent material. FTIR, elemental analysis, BET, SEM/EDX, TGA, and XRD methods were applied to determine various properties of the prepared adsorbent. Different levels of many parameters affecting the adsorption processes (such as initial dye concentration, solution pH, shaking speed, solution temperature, adsorbent amount, and contact time) were experimentally investigated. Adsorption kinetics were analyzed using PFO and PSO models, and equilibrium behavior was analyzed using Langmuir and Freundlich isotherms; thermodynamic parameters were also calculated. The active groups supporting the adsorption of Methyl Orange in the adsorbent prepared from strawberry stems were described. The high carbon content of the adsorbent was revealed using characterization techniques. Based on the surface properties of the adsorbent; the adsorbent material is described as having a heterogeneous, porous structure and a large surface area. Adsorption experiments determined the optimal values of the effective parameters. Contact time studies showed that Methyl Orange adsorption reached equilibrium in 660 minutes, as evidenced by the unchanging concentration values. The adsorbent prepared with strawberry stems exhibited a 97.82% Methyl Orange adsorption percentage. The chemical adsorption between strawberry stems and Methyl Orange dye was demonstrated through kinetic analysis, confirming the process's suitability for the PSO model. Furthermore, the regular and single layer arrangement of Methyl Orange molecules on the adsorbent surface was explained by the Langmuir isotherm model. The decreasing disorder during adsorption and this exothermic phenomenon were identified through thermodynamic investigations.