Atık eriobotrya japonica biyokütlesinden elde edilen aktif karbonların sulu çözeltilerden reaktif orange 16 boyarmaddesinin gideriminde kullanılabilirliğinin araştırılması

Abstract

Bu tez çalışması kapsamında, Eriobotrya Japonica (yenidünya) biyokütlesinden elde edilen aktif karbonların, sulu çözeltilerden Reaktif Orange 16 boyarmaddesinin gideriminde adsorban olarak kullanılabilirlikleri araştırılmıştır. Çalışmada, atık Eriobotrya Japonica (yenidünya) biyokütlesinden elde edilen aktif karbonlar kimyasal aktivasyon yöntemiyle hazırlanmıştır. Elde edilen ve iyi sonuç veren (NaCl -ZnCl2 aktivasyonu) iki ayrı adsorban için optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu amaçla adsorpsiyona etki eden adsorban miktarı, pH, başlangıç boyarmadde konsantrasyonu, sıcaklık, süre gibi parametreler her iki madde için ayrı ayrı optimize edilmiştir. Ayrıca adsorpsiyonun mekanizmasının aydınlatılmasına yönelik termodinamik veriler de tez çalışması kapsamında hesaplanmıştır. SEM-EDX, Zeta Potansiyel, IR ve BET analizleri ile kullanılan adsorbanların fiziksel ve kimyasal yapıları aydınlatılmaya çalışılmıştır. Her iki adsorban içinde adsopsiyona ait verilerin bazı kinetik (yalancı birinci derece, yalancı ikinci derece ve partikül içi difüzyon) ve izoterm (Langmuir,Fruendlich,D-R,Temkin) verilerine uygunlukları test edilmiştir. Adsorpsiyon verileri değerlendirildiğinde hazırlanan her iki adsorban içinde, düşük pH ve yüksek sıcaklık koşullarında adsorpsiyon kapasitesinin arttığını göstermiştir. Ayrıca adsorpsiyon süreçlerinin yalancı ikinci derece kinetik modele ve Langmuir izoterm modeline uygun olarak gerçekleştiğini göstermiştir. Optimum deney koşullarında, NaCl ve ZnCl2 aktivasyonu ile hazırlanan adsorbanların sentetik olarak hazırlanan atık sulardan reactive orange-16 boyarmaddesinin sırasıyla, %98,20 ve %99,11 oranında giderdiği gözlenmiştir. Bu bulgular değerlendirildiğinde, Eriobotrya Japonica biyokütlesinden NaCl ve ZnCl2 aktivasyonu ile elde edilen aktif karbonların, sulu çözeltilerden reaktif orange 16 boyarmaddesinin gideriminde çevresel kirliliğinin kontrolü için sürdürülebilir bir adsorban olarak kullanılabileceğini göstermektedir.

In this thesis study, the suitability of activated carbons derived from Eriobotrya japonica (loquat) biomass as adsorbents for the removal of Reactive Orange 16 dye from aqueous solutions was investigated. The activated carbons were prepared from waste Eriobotrya japonica biomass using a chemical activation method. Optimization studies were conducted for two specific adsorbents that yielded promising results (those activated with NaCl and ZnCl₂). To this end, parameters influencing adsorption such as adsorbent dosage, pH, temperature, contact time, and initial dye concentration were optimized separately for both materials. Additionally, thermodynamic data were calculated to elucidate the adsorption mechanism. The physical and chemical structures of the adsorbents were characterized using SEM-EDX, Zeta Potential, IR, and BET analyses. The adsorption data for both adsorbents were tested for fit against various kinetic models (pseudo-first-order, pseudo-second-order, and intra-particle diffusion) and isotherm models (Langmuir, Freundlich, D-R, and Temkin). Evaluation of the adsorption data revealed that the adsorption capacity for both prepared adsorbents increased under conditions of low pH and high temperature. Furthermore, the results indicated that the adsorption processes followed pseudo-second-order kinetics and the Langmuir isotherm model. Under optimum experimental conditions, it was observed that the adsorbents prepared via NaCl and ZnCl₂ activation removed Reactive Orange 16 dye from synthetic wastewater with efficiencies of 98.20% and 99.11%, respectively. When these findings are evaluated, they indicate that activated carbons produced from Eriobotrya japonica biomass via NaCl and ZnCl₂ activation can be used as sustainable adsorbents for the control of environmental pollution through the removal of Reactive Orange 16 dye from aqueous solutions.