Tekstil endüstrisinde kullanılan malahit yeşili boyar maddesinin illit minerali ile giderimi

Abstract

Tekstil endüstrisi atıksuları, içerdiği boyar maddelerin alıcı ortama verilmesiyle insanlara ve çevreye ciddi zararlara sebep olmaktadır. Bu sebeplerle, atık sularda bulunan boyar madde kirleticilerinin giderilmesi önem arz etmektedir. Bu çalışmada, tekstil endüstrisinde kullanılan bazik (katyonik) boyar maddelerden malahit yeşilinin, illit kil minerali ile giderimi araştırılmıştır. İllit kil mineralinin FTIR, XRD, XRF ve SEM analizleri ile karakterizasyonu yapılmıştır. İllit yüzeyinde malahit yeşili adsorpsiyonunda pH ve sıcaklığın etkisi incelenerek Langmuir, Freundlich ve BET adsorpsiyon izotermleri ile uygunluğu araştırılmıştır. Langmuir izotermiyle uyum sağladığı gözlemlenmiştir. Adsorpsiyon kinetiği modelinin belirlenmesi amacıyla kinetik çalışmalara ait deneysel sonuçlar, yalancı birinci derece, yalancı ikinci derece ve intra partikül difüzyon modelleri için test edilerek, yalancı ikinci derece kinetik modele uyum sağladığı görülmüştür. Optimizasyon çalışması, Yanıt Yüzey Yöntemi'nin Merkezi Kompozit Tasarımı'na göre yapılmış, sıcaklık, konsantrasyon, pH ve katı/sıvı oranı parametrelerinin adsorpsiyon kapasitesi üzerine etkisi incelenmiştir. Model yardımı ile adsorpsiyon kapasitesinin hesaplanacağı bir denklem elde edilmiş, deneysel çalışmanın R2'si 0,9950 olarak bulunmuştur. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi, başlangıç boyar madde konsantrasyonu 500 ppm, pH değeri 8, katı/sıvı oranı 0,2 g/L ve sıcaklık 40 ºC olduğu şartlarda elde edilmiştir. Bu şartlarda yapılan deney sonucunda 2226,85 mg/g adsorpsiyon kapasitesine ulaşılmıştır. Adsorpsiyona ait termodinamik parametreler hesaplandığında Gibbs serbest enerjisinin (ΔG°) negatif olması adsorpsiyon prosesinin kendiliğinden gerçekleştiğini; entalpi (ΔH°) değerinin pozitif olması ise adsorpsiyon prosesinin endotermik olduğunu göstermiştir. Kinetik çalışmalarında sıcaklık parametresi için elde edilen sonuçlardan adsorpsiyon mekanizmasına ait aktivasyon enerjisi 2,33 kJ/mol olarak hesaplanmıştır.

The wastewater of the textile industry causes serious damage to people and the environment by discharging the dyestuff wastewater to the receiving environment. Therefore, it is important to eliminate dye pollutants included in wastewater. In this study, removal of malahite green from basic (cationic) dyestuffs used in textile industry with illite clay mineral was investigated. Characterization of illite clay mineral has been made by FTIR, XRD, XRF and SEM analysis. The effects of pH and temperature to the malachite green adsorption on the illite surface have been examined and its suitability with Langmuir, Freundlich and BET adsorption isotherms has been investigated. The compliance with Langmuir isotherm has been observed. In order to determine the adsorption kinetics model, experimental results from kinetic studies have been tested for pseudo-first degree, pseudo-second degree and intra particle diffusion models, and experimental results have been found to match the pseudo-second degree kinetic model. In the study, optimization has been performed according to the Central Composite Design of the Response Surface Methodology and the effects of temperature, concentration, pH and solid / liquid ratio parameters on the adsorption capacity have been investigated. An equation to calculate adsorption capacity was obtained with the help of the Model and the R2 of the experimental study was found to be 0,9950. The maximum adsorption capacity was obtained under conditions where the initial dye concentration was 500 ppm, the pH was 8, the solid/liquid ratio was 0,2 g/L and the temperature was 40 ºC. As a result of the experiment carried out under these conditions 2226,85 mg/g adsorption capacity has been obtained. When the adsorption of the thermodynamic parameters calculated Gibbs free energy (ΔG°) is negative, the process of adsorption that occurs spontaneously; the positive enthalpy (ΔH°) showed that the adsorption process has been endothermic. The activation energy of the adsorption mechanism has been calculated as 2,33 kJ/mol from the results obtained for temperature parameter in kinetic studies.