SAU Fen Bilınıle:-i Enstitüsü Dergisi
Bentonit ile Boyarmaddelerin Adsorbsiyonu
6.Cilt. 3 .Sayı (Eylül 2002)
Z.Ay, M.Özacar,i.A.Şengil
BENTO�İT İLE BOYARl\IADDELERİN ADSORPSİYONU
Zeliha AY, Mahınut
ÖZACAR, İ. Ayhan ŞENGİL
Bu ç al ış m ada, Asit Sarı N7GL, Asit Kırmızı
N2RBL, Bazik Kırmızı 2L, M e ti J en Mavisi, Reaktif
l{trnıızı BB ve Reaktif Sarı RR boyalarının bentonit
ile adsorpsiyonu incelenmiştir. Tanecik boyutu, pH,
karıştırma süresi, karı$tırma hızı, ilk konsantrasyon,
Özet
·-
adsorban
kütlesi
parametrelerin
araştırılınıştır.
adsorpsiyonu
ve
sıcaklık
gibi
değişik
üzerine
bu
belirlenmiştir. La ng ınu ir ve Freundlich izotermleri
ıçin
ad so rp siy on parametreleri belirlenmiş ve
tartışılmıştır.
Absira ct
tekstil atıksuyu,
I n this study,
-
olmasına rağınen,
aktif
adsorbandır [3-4).
karbon en
konsantrasyon, adsorban
etkil i
yaygın ve
yapılıruştr r.
izoteımlcr i
içi n
edilmiştir.
izoterm.
kütlesi ve s ı caklık gibi
in c elenmiş
değiştirilerck
çalı ş n1alan
Langmuir
adso rps i yo n
i zoter n1
ve
F reundlich
ve
para metrel eri
tespit
ll. �1ATERYAL VE METOT
adsorption of the Acid
N2GIJ, A c id Red N2RBL, Basic Red 2L,
Methilcne Blue, Rcactive Yellow RR, Reactive Red
BB o n bentonite were studied. Effects of various
parameters such as pa r t icle size, pH, agitation tiıne,
nıixing rat e initial dye concentration, adsorbent mass
Çalışma larda
],ic. 'den
kullanılan
temin
Pendik- Tü mayla r
bentonit,
edilmiştir.
stand art
ASTM
kullamlarak e lenmiş ve 53'ten daha küçük,
90-150 ve 150' den daha
,
on
a dsorbanlar olarak araştırıln11ştır. Ancak nisp eten pahalı
p aran1etreler
Yellow
and teınperature
diğer düşük fiyatlı madde l er de potansiyel endüs triyel
hızı, ilk
A�tahta:· rCelilneler- Bentonit, adsorpsiyon, Asit boya,
Bazik boya, Reaktif boya,
diatomit, yanmış kil ve
,
Bu çal ı ş mada, tekstil atık su lar ındaki Asit, Bazik ve
Reaktl f
boyaların g i d e rilı nes i için Pendik-Tümaylar
Tic.' den teınin e di le n be n t o nit i n a dsorpsi yon üzerindeki
etkisi; tanecik boyutu, pii, k a rı ştınna sür esi, k a rıştı r ma
üzerine
etkileri
maksimun1
boya
p arametrelerin etkileri
adsorpsiyon
Böylece
Literatürde turba odun, t a laş
büyük
elekleri
53-75,
75-90,
flm tane boyutlann da
farklı fraksiyonlar elde edilmiştir.
adsorption were investigated.
Thus the effects of
these p arame ters on the maximum
dye adsorption were determined. Adsorption
parameters for Laııgmuir and Freundlich isothern1s
were determined and discussed.
Çal ışmada Asit Sarı (AS-N7GL), Asit Kır rrıı zı (AK­
(MM),
bir
•
b oyanın
p rob lemd ir . Tekstil
,
değişik
p rose s i,
suyun
temizlendikten sonra kullanım amacına göre
yöntemler
aktif
koagülasyon
karbon
gibi
adsor psiyonu
birden
fazla
gerekmektedir.
kullanılması
ad so rpsiyon
bir idi r [ 1].
kullanılmaktadır[2].
,
Aktif
ve
Bununla
çamur
kimyasal
işlemin bir
mg/L
Kım11zı
Reaktif
ayrıca
boyalann
konsantrasyonlarında,
Bazik
Metilen
Mavisi
çöz eJ tis i
çözeltisi
adsorban
boya l ı atık suları yüksek oranda renk ve organik madde
türüne
100
Sarı,
50mg/L,
12!5mg/L
..ı\. dsorpsiy o n deneyleri,
endüstrilerinin
içermektedir [ 1]. Bu atık suların temizlenmesinde,
olup
konsantrasyonlarınd a
boyala rın çeşme s uyunda çözülınesiyle hazırlanmıştır.
konu o lmuştur. Teks til abk sulanmn çevreye ver djği
bir
Reaktif
boyanın
Knnnzı
Çevre kirlennıesi dünyamızda giderek önem kazanan bir
Mavisi
safiaştırma yapıl mada n kullanılmıştır. Asit Sarı, Asit
ç özelti leri
I. GIRIŞ
yaygın
M et ilen
(BK-2L),
Reakti f Kırıruzı (RK-BB), Reaktif San (RS-RR)
Kırmızı,
Reactive dye, textile wastewater, isotherın.
zarar
Kırmızı
boyaları kullanılımştır. Boyalar ticari saflıkta
Keywords: Bentonit, adsorption, Acid dye, Basic dye,
•
Bazik
N2RBL),
arada
manye t i k
ilavesi
boya
250
yapılarak,
kanştıncı
ile
deneylerinin sonunda renk
çözeltileri
mL
beherlerde
Ad s orp s iyon
lik
yapılmıştır.
ölç ü mleri yapılmadan önce
santrifüjtenerek
adsorbanlardan
ayrılmıştır. Bütün renk ölçümleri ab sorbans modunda ve
görünür bölgede işleti len bir UV spektrofotometre ile
yap ıl m ıştır.
birlikte
100 mL boya çözeltisine 1 g
Ölçümler,
her
boya
iç in
maksiınum
399nnı, AK-N2 için 319
için 493nm, MM için 614 nm, RS-RR için
absorbans1n olduğu, AS-N7 için
renk gidernıede en e tkili olan presesierden
mn, BK-2L
420nm
ve
yapılmıştır.
Z. Ay Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstititüsü, Kimya Anabilim
Dalı Sakarya.
M. Özacar, LA.Şengil Sakarya Üniversitesi, Fen-Edebiyat Faküllesı,
Kimya Bölürnl\ 54100 Sakarya- Türkiye. [email protected]
183
RK-BB
için
5 lOnm
dalga
boy l annda
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergi si
Bentonit ile Boyarmaddelcrin Adsorbsiyonu
6.Cilt, 3.Sayı (Ey:G1 2002)
III. DENEY SONUÇLARI VE DEGERI.JENDİRME
AS-N7
• AK-N2
---- BK-2L
e
100
ın. ı. Tanecik Boyutunun Etkisi
•
80
Elek analizi yapılarak elde edilen, farklı fraksiyonlarda­
ki bentonitler, adsorpsiyon çalışnı.alarında kullanılmış ve
boyutunun
asit
ve
b azik
boyaların
tanecik
adsorpsiyonuna etkisi Şekil 1 de verilmiştir.
bl)
bb
8
O'
'-"
40
o
e......
•
·---- ·�- · -11- --·
•
V)...
r-
("f')
..-...
bl)
Ôb
s
"-"
O"'
oO
•
•
•
-ll-
20
•
•
•
lll
ı:-
o
0\
•
ı
1
1
ı.n
r-
"'
lll
o
V')
�
Tanecik Boyutu (�m)
Şekil 1. Tanecik boyutunun asit ve
adsorpsiyonuna etkisi (Doz:
bazik
� g/100
boyaların bentonit üzerine
mL,
Karış:ırma Hızı :600 rp m, Kons.: 100 n1g/L)
Kar.
süresi:
ı 80
,.....
......
.
Kaı-ıştırrna hız1nın da, asit, b azik boyala rın bentonit ile
adsorpsiyonuna etkisi araştırılmış ve elde edilen sonuçlar
Şekil 3 de gösteriln1iştir. Şekil 3 de göıüldüğü gibi AS­
N? ve i\.K-N2 için en iyi sonuçlar 500 dev./dak.
karıştırma hızında, BK-2L ve MM için en iyi sonuçlar
400 devir/dak. Karıştıima hızında elde edilmiş ve
bundan som·ak� çalışmalarda A.S-N7 ve .AK-N2 için 500
devir/dak., BK-2L ve MM için 400 dev./dak. kanştırma
luzı kullanılmıştır.
ı
o
0\
,.
III. 3 Karıştırma Hızının Etkisi
•
1
o
o
asit ve bazik boyaların bentonit üzerine
adsorpsiyonuna etkisi (Do7: 1 g/1 00 mL, Kar. süresi: 180 dak .
Karıştn·ma Hızı :600 rpm, Kon s.: 100 mg/L)
BK-2L
o
ı.n
r--4
N
...
Şekil 2. pH ın
•
r')
'., )
\()
N
\0
...
pl[
AS-N7
AK-N2
�
N
"
,......
•
•
40
u
•
N
�
"
-·
MM
60
20
100
80
"\1.Özacar,İ.A.Şengil
Z.Ay,
dak.,
Şekil
incelendiğinde 5 3-75 ve 75-90 ı.ım
1
boyutlarındaki tanecilderin adsorpsiyon kapasitelerinin
daha iyi olduğu görülmektedir. 53 J..Lın' den daha- küçük
tanecikler
kullanıldığında
adsorpsiyon
ortaınında
yeterince dağılamayıp çamurumsu bir yapı oluşturduğu
için toplam yüzey alanı azalmaktadır ve bu durun1
adsorpsiyon kapasitesini düşüımektedir. 90 ı-ı-m) den daha
büyük taneciklerde, tane boyutu büyüdükçe yüzey
alanının küçülmesi nedeniyle adsorpsiyon kapasitesinin
düşmesi beklenen bir sonuçtur. Bundan sonraki
çalışmalarda AS-N7 için 75-90fll11, AK.-N2 için 53-75
�Lm, BK-2L için 75-90 �m, MM için 53-75 J.Lm tane
boyutları kullanılmıştır.
90
80
•
70
';:Q 60
�so
........-
cr" 40
AS-N7
& AK-N2
---BK-2L
30
•
20
10 -+----
o
o
�
ill.2. pH nın Etkisi
o
o
""'
o
o
('fj
K.an ş tl
Bu çalışmada pl-1 1n adsorpsiyon üzerine etkisi
incelenmiş olup, sonuçlar Şekil 2 de verilıniştir. Şekil 2
den de görülebileceği gibi en iyi sonuçlar AS-N7 için pH
3.8 de, AK-N2 için pH 4.5 da, BK-2L için pH 10.0 da,
MM için pH 12.2 de elde edilmiştir. Bundan sonraki
çalışmalarda bu pH lar kullanılmıştır. Asidik boyalann
adsorps iyonlanıun asidik pH larda, bazik boyalann
adsorpsiyonunda bazik pH larda daha iyi görülmüştür.
•
11----11--·
rma
1\tlM
o
o
ln
H1
si t ve bazik boyaların bentonit üzenne
adsorpsiyonuna etkisi (Doz: lg/100 nıL, Kar. süresi: 180 dak.,
Kons.:
Şekil 3. Karıştınna H.ızının
a
100 mg/L)
Ill.4. Adsorban Kütlesinin Etkisi
Bu çalışmada, adsorban kütlesinin asit ve bazik
boyaların adsorpsiyonuna etkisi incelenmiş ve elde
edilen sonuçlar Şekil 4 de verilmiştir. Şekil 4 den
görüldüğü gibi 1 g dan som·al<i kütle artışının
184
SAU Fen
Enstıtüsü Dergisi
Bilir.ı1eri
6.Cilt, 3.S2yı (Eylül
Bentonit ile Boyarmaddelcrin Adsorbsiyonu
2002)
Z.Ay, 1\tl.ÖZacar�i.A.Şengil
adsorpsiyon üzerjne önemli
olmamıştır. 1 g
bir etkisi
adsorban yeterli boya giderimi sağladığından, 1 g dan
daha fazla adsorban ku1lanınu gereksiz olacaktır. 1 g dan
adsorban
kullanıldığında
kapasitesinİlı düştüğü gözlenmiştir.
adsorpsiyon
ise
az
ill.6. Sıcaklığın Etkisi
..t\sit ve
bazik boyaların
Şeki l
6 de sunuln1uştur.
artışıyl a
80
L- -
____
_
_
.--- .._
..
70
'bi) 60
bb 50
--&
-· -
adsorpsiyon
•
dolayı
ekzotermik
artışıyla
s1caklık
. .
-
'bO
•
•
..
&
-...._.;'
o
0.5
1 .5
I
�
2.5
2
3
·
--�·--�---....:·
----
40
3.5
AS-N7
----- •
AK- N2
-tl- BK-21.,
-•-MM
e
20
Adsorban Kütlesi (g)
· -----�--- ·
4. Adsorban kütlesinın asit
adsorpsı)onuna etkisi
rng1L)
ve
{Doz: lg/100 mL,Kar.
boya
konsantrasyonlanyla
çalışmalarında
elde
edilen
süresi. 180 cak, Kons.:
303
verilmiştir. Bütün konsantrasyonlar
kullanılnııştır .
Ş ekj l 5
konsantrasyonunun
de
artması
için
Şekil
g
1
S
kapasitesinin
yüksek oldu ğunu göstermektedir. Farklı konsantrasyon
çalışn1aları önemJidir, zira verilen adsorban kütlesinin
[6].
1 00
mg/I.)
miktarlarda
adsorpsiyon
ve
çözelti arasındaki dağılımı, boya için adsorbanın
kapasitesini
adsorpsiyon
bellrleıuniş
sistemi
dengede iken) boyanın adsorban
belirlemede
izotermleri
ve
Şekil
önemlidir
[5].
asit ve bazik boya
7
i ncelendiğinde; ize terml e r
de
nedeılle
Bu
sistenıleri için
Şekil
veıilmiştir.
düşük çözeltideki
(Cc)
konsantrasyonu (qe)
konsantrasyonu
ve
7
boyanın
dengede adsorplanan
değerleri için dü zen l i
bir
artn1a gösterirken, yüksek değerlerde ise bir düzlüğe
800
ulaş ma
eğilin1i
İzoterm
verilerinin
vardır
ki, bu da adsorbanın
artık
doyduğunu göstermektedir.
600
400
blJ
s 400
AS-N7
• AK-N2
----BK-2L
....._.,
·
200
o
dak., Kon s.:
Bir
boyanın
1 000
cr
180
n1L, Kar. süresi:
111.7. Adsorpsiyon İzotcrmleri
denge
bl)
(Doz: 1 gl ı 00
boya
adsorpsiyon
bi r adsorplama kapasitesi olup belirli
adsorpsiyonuna etkisi
de
adsorban
üzere
birlikte
verimi d e a r tmaktadır. Bu da adsorbanın
boya adsorplayabilir
343
Şekil 6. Stcaklığcım asit ve bazik boyalarm bent01ıit Uzerine
görüldüğü
ile
323
Sıcaklık (K)
y apılan adsorpsiyon
sonuçlar
------
o �------� �----�---
bazik boyalann bentonit üzerine
III.S. Boya Konsantrasyonunun Etkisi
,-....
adsorpsiyonun
80
-·
---
o
belirli
olduğunu ve bu
60
lO
Farklı
veriıni
azaldığını göstermektedir.
AS-N?
•
AK-N2
-•-BK-2L
-•-MM
e
·-------i·
40
sebepten
20
100
de görüldüğü gibi
Şekilde
birlikte
adsorpsiyonunun
üzerine
30
Şekil
sonuçlar
azalmaktadır. Bu da asit ve ba z ik boyaların bentonit
90
O"'
edilen
etkisinin araştırıldığı bu çalışmada elde
sıcaklık
s
adsorpsiyonu üzerine sıcakhğın
200
400
600
800
çalışmada
üzerine adsorpsiyonuna etkis i
(Kar.
Süresi:
langmuir
deneysel verile re
Langmuir
1000
doğru
bentonit
180 dak., doz: 1g/lOOml)
1
1
eşitJik
=
Freundlich
(I)
şekilde
(4].
Bu
izotermlerinin
ve lineer
Lineer
Freundlich
(2) de gösterilmiştir.
1
- =-+ - qe
Q bQ ce
Jogqe
185
I
ve
uygulanabilirliği araştınlmıştu.
izoternıi
izoterrrn eşitlik
Boya Konsantrasyonu (mg/L)
Şekıl 5.Boya konsantrasyonunun asit ve bazik boyaların
sonuçları
gösteren bir eşitlik geliştirnıek için öne mli di r
e
-<>-MM
o
analizi,
I
logi(r + -logCe
n
(1)
(2)
Bentonit ilc Boyarrnaddelerin Adsorbsiyoou
Z.AJ', M.Ö;;;acar,i.A.Şengil
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
6.Cilt, 3. Sayı (Eylül 2002)
uyduğu, ancak
B urada qe: adsorbanın birim ağırlığı başına adsorplanan
boyanın rıllktarı, mg/g; Ce: adsorpsiyonda dengeye
Langnı.ui r
gösterdiği görühnektedir.
izotennine daha fazla uygunluk
ulaşıldığında çözeltide kalan boyanın konsantrasyonu,
mg/L; Q: yüzeyde oluşan tek tabaka taınamlandığında
adsorplanan boyanın
adsorbanın birim ağırlığında
miktarı, mg/g; b: enerjiyle ilişkili bir sabit veya net
entalpi; KF
ve n
0,08
•
0,06
Freundlich sabitleridir.
�
bb
"--""'
0
U'
400
e AS-N?
•
0,04
•AK-N2
•
--�
350
300
0,02
0,00
bD 250
Ot
s 200
cT 150
....__,..
AS-N?
e
O, 12
0,01
50
�
bb
o
20
o
40
60
80
100
120
140
0,01
......_,
160
d}
-2"' 0,00
Ce (n1g/L,)
.---(
+MM
0,00
0,00 -t---'-�---r--r----...--
1200
o
1000
'@
800
]>
600
�
400
\,.,../
Şekil
•
BK-2L
•
MM
,--...,
0,5
o
ı
2
1)5
2,5
3
4
3,5
Bentonit
üzerine
asit
ve
b{)
2,5
...__...
2,0
bb
8
cu
cr
Ce (ıng/L)
b.O
o
..-
bazik
boyalarm
izotermleTi, (Doz: 1 g/100 mL, Kar. süresi: 180
dak.)
F'reundlich i zotern1leri Şekil 9 da v erilnilştir.
Tablo
AK-N2
BK-2L
MM
1.
ve
1,25
1,5 1,75
2
2,25 2,5
log Ce (mg/L)
3,5
�
bJ)
de verilmişt ir.
-
Ö]J
s
"""-'
n
3,0
2 '5
.BK-2L
� 2,0
bl)
o
Freundilch sabüleri
KF
1
lineer
Langmuir ve Freundlich izoterm sabitleri
Langmuir sabitleri
b
rı
Q
e AS-N?
0,5 0,75
Adsorbanlar üzerine boyalann adsorpsiyonu için lineer
izoteım ınodel.lerinin sabitleri Tablo 1
boyaların adsorpsiyonu için
adsorpsiyon
veıilerin lineer Langmuir izoternıleri Şekil 8
AS-N7
asit ve bazik
3
2,5
ı ,5
Asit ve bazik boyaları n bentonit i l e adsorpsiyonuna ait
Boya
üzerine
ı ,5
2
1/Cc (mg!L)
3,0
o
7
8. Bentonit
1
0,5
1ineer 1 angmuir izotermlcri
200
Şekil
O, 15
0')01
• AK-N2
100
0,06
0,09
1 1Cc (n1g/L)
0,03
o
- 1,5
1
r�
82,640
0,004 I
0,8598
1,265
1,43
0,9542
232,56
0:0520
0:2773
6,00]
1,09
0,9788
500,00
0,5000
0:9852
516,9
0,64
0,9835
ı 44,93
0,2700
0,9225
30,98
0,36
0,9540
+MM
ı , o ;--,....�-.----.--r--...-..,
-0,5
-0,25
o
0,25
0,5
0,75
ı
log Ce (mg/L)
Tablo 1 deki lineer izotern1 sabitleri incelendiğinde;
adsorpsıyon presesinin her iki adsorpsiyon modeline de
�ekil 9. Bentonit üzerine asit
lıncer Freundl1ch izotermleri
1 86
ve
bazik boyaların
adscrpsiyonu
için
�AC Fen Bıhmlcri Enstitüsü
6.Cilt! 3.Sayı (cyıt.:l 2002)
Derg:si
Bentonit ilc Boyarmaddelerin Aclsorbsiyonu
Z.Ay,
Kt\YNAKLAR
I\'. SONlTÇ
As it \'e
hızın ı n
baz i k
fazla
b o yal ar ın adsorpsiyonunda karıştıın1a
etkili o lma d ı ğı belirlennıiştir, bununla
[ 1]
va
r ılnuş tır
.
artn1a sıy la
verimi
arttı rd ığı
a dsorps iyonun
yeterli
çalışma nın
azaldığ ı
,
oda
,
Tech.
,
ı O,
1061-
,
"
Adsorption:\
Bentonitin asit ve bazik boyaları, p arametreleri n
Water, Air, and Soi l
Pollution, 24,
307-
322, 1 985.
değ işik
g ö rül mü ş tür
Her iki boya için bentonü ı 50 dakika gibi bir
Chenı.
by
ı 067, 1976.
[4] As four H.M., Nasser:M.M., Fadali, Ü.J-\. and El­
Geundi, tvf.S., C ol o ur Removal fron1 Textile Effluents
Using I-I ard wood Sa\vdust as Adsorbcnt", J. Clıem.,
Tech. Biotechnol., 35A, 28-35, 1985.
[5] McKay� G., Blair, H. S., Otterbum, ıvı. S. and Aga,
J.A., "Eaıth anci Fired Clay as Adsorbents for Dyestuff
sıcaklığında
,
olacağı
J.
,
.A.dsorbents-P eat and Wo ods", '\V at Res.,
S ıc a kl ığ ı n
ol a cağ ı
uygulannıasıyla etki l i
'
Dye
,
,
sonucuna
varılmışhr.
Başlangıç bo ya konsantrasyonunun a rt ı ş ı yl a adsorban
boya
kütlesi
sabit
oln1asına
rağmen
a d s o rp lan an
ıniktarında 1ineer bir artış görülınüştür. Bu duıunı
olduğunu
adsorbanın
yüksek
kap asitesinin
göstermektedir.
-?ekillerde
Carbon'
Dispcrse
Şengül Çevre-83 Semp.. İznıir (1983)
[3] P otts V.J.P. McKay, G. an d He aly J.J., "The
Rernoval of Acid Dye from Effluent Using Natural
Asit boyalarda
göıülınüştür.
of
Adsorption
Activated
[2] F.
as i di k pH larda, bazik boyalar da ise bazik pH: lard a
çalışmanın
d
Biotechnol., 57; 387-391, ı 993.
gözlemlenmiştir. Adsorban kütlesi için 1 g dan fazlasına
sonucuna
S.I-1.,
Lin,
Powdeıed
birlikte yüksek devirlerde verin1de biraz artmanın olduğu
gerek olmadığı
1\ll.Özacar,İ.A.Şengil
[6]
.
sü rede
McKay, G.,
''External
yeter li giderme sağlamıştır. Sonuç olarak a sit ve bazik
boya l a r ı gıdcıilrnesi için bentonit adsorban olarak
M ass
El-Geundi,
Transport
M.
And
Processes
Adsorp1ion of Dyes on to B a gas se
22(12), 1527-1533, 1988.
·
kullan1 labilir.
[7]
i\sfour, H.M., Fadab,
Geundj,
M.S.�
Basic D yes
on
Pith"
the
Duıing
�
Wat.
Res.,
O.A., Mas s e r , M. and
''Equilibriun1
stu d ie s
El­
on Adsorption of
Hardwood ", J. Che m., Tech. Biotechnol.�
35A, 21-27, 1985.
187
Nassar, !v1.M.
Download

TÜRKİYE İŞ KURUMU GENEL MÜDÜRLÜĞÜ MUŞ ÇALIŞMA VE İŞ