Bal kabağı ve kavun kabuğundan elde edilen nano-kompozitler ile sulu çözeltilerden metilen mavisi ve rhodamine B boyar maddelerinin adsorpsiyonu

Canlı yaşamının sürdürülebilir olması için vazgeçilmez bir yaşam kaynağı olan suyun temiz olması oldukça önemlidir. Endüstrinin gelişmesi ve çok sayıda üretim tesislerinin kurulması ile sucul ortamlara deşarj edilen atık sular, içme suyu kaynaklarını kirlettiği için çevresel bir tehdit oluşturmaktadır. Bundan dolayı, temiz su kaynakları günden güne azalmakta olup mevcut su kaynaklarına karışan atık suların arıtılması önemli hale gelmiştir. Arıtma tesislerinde yaygın olarak kullanılan arıtma yöntemlerinden biri olan adsorpsiyon, boyar maddeler ve benzeri organik kirleticilerin gideriminde oldukça etkili bir yöntemdir. Bu süreçte, farklı özelliklere sahip pek çok malzeme adsorban olarak kullanılmakta, daha verimli ve çevre dostu adsorbanların geliştirilmesine yönelik araştırmalar ise giderek artış göstermektedir. Tekstil endüstrisinin deşarjlarından kaynaklanan kirli sular organik, inorganik kimyasallar ve değişik yapıda boyar maddeleri içermektedir. Çevrede yaşayan canlılar üzerinde ciddi sağlık problemleri oluşturan ve canlı yaşamı tehdit eden boyar maddelerin sulu ortamdan uzaklaştırılması son yıllarda önemli hale gelmiştir. Bu çalışmada, doğal kaynaklı adsorbanlardan bal kabağı kabuğu (BKK), kavun kabuğu (KK), bal kabağı kabuğu biyoçarı (BKK-BC), kavun kabuğu biyoçarı (KK-BC), pektin bal kabağı kabuğu biyoçarı kompoziti (P@BKK-BC), pektin kavun kabuğu biyoçarı kompoziti (P@KK-BC) ve nano-demir ile modifiye edilen biyoçar kompozitler (nMe0-P@BKK-BC ve nMe0-P@KK-BC) olmak üzere çeşitli adsorbanlar sentezlenmiştir. Elde edilen adsorbanlar ile (BKK, KK, BKK-BC, KK-BC, P@BKK-BC, P@KK-BC, nMe0-P@BKK-BC ve nMe0-P@KK-BC) belirli derişimde hazırlanan metilen mavisi (MB) ve rodamin B (RhB) boyar maddelerinin uzaklaştırılması için kesikli kap adsorbsiyon deneyleri yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda kullanılan adsorbanlar, FT-IR, SEM, XRD ve EDX analizleri ile karakterize edilmiştir. Kesikli kaplar içerisinde yapılan adsorpsiyon işlemlerinde boyar madde konsantrasyonu, temas süresi, çözeltisi pH'ı, adsorban miktarı ve sıcaklık gibi parametrelerin boyar madde giderimindeki etkileri araştırılmıştır. Elde edilen deneysel sonuçlara göre optimum giderim sağlayan parametreler hesaplanmıştır. Bu parametrelerden çözelti pH'sı (pH 9 ve pH 11), adsorban dozu; biyokütleler için (0,3-0,4 g), biyoçarlar için 0,2 g, biyoçar kompozitleri için ve nano-kompozitler için 0,05 g olarak bulunmuştur. Denge temas süresi, biyokütle (BKK) için 120 dk, biyoçar ve nano-kompozitler adsorbanlar için 180 dk olarak çalışılmıştır. MB ve RhD gideriminde, dengeye erişim biyokütle (BKK) için 90 dk, biyoçarlar, biyoçar kompozitler ve nanokompozitler için 120 dk'lık süre içerisinde gerçekleşmiştir. Denge izoterm çalışmaları için uygun izotermler çizilerek adsorbanların kapasiteleri herbir adsorban türü için hesaplanmıştır. Üretilen adsorbanlar ile yapılan denge çalışmaları için uygulanan izoterm formüllerinden elde edilen sonuçlar, denge çalışmasının Langmuir izoterm modeline daha uygun olduğunu göstermiştir. Bu izotermlerden hesaplanan maksimum adsorplama kapasiteleri; RhB gideriminde; sırasıyla BKK için 181,82 mg/g, BKK-BC için 185,19 mg/g, P@BKK-BC için 370,37 mg/g, nMe0-P@BKK-BC için 370,38 mg/g, KK için 370,37 mg/g, KK-BC için 370,06 mg/g, P@KK-BC için 357,14 mg/g ve nMe0-P@BKK-BC için 357,14 mg/g olarak hesaplanmıştır. MB gideriminde ise; Langmuir izotermine dayalı maksimum adsorpsiyon kapasiteleri BKK için 384,62 mg/g, BKK-BC için 370,37 mg/g, P@BKK-BC için 370,37 mg/g, nMe0-P@BKK-BC için 370,38 mg/g, KK için 370,41 mg/g, KK-BC için 370,10 mg/g, P@KK-BC için 357,12 mg/g, ve nMe0-P@KK-BC için 357,14 mg/g olarak hesaplanmıştır. Her iki boyar madde türü için yapılan kinetik çalışmalar sonucunda adsorpsiyonun, yalancı-ikinci-derece kinetik model ile uyumlu olduğu gözlenmiştir. Gibbs serbest enerji değişim değerleri negatif bulunmuştur. Bu durum adsorpsiyon prosesinin kendiliğinden gerçekleştiğini göstermektedir. Sonuç olarak üretilen yeni adsorbentlerin, boyar maddelerin sulu çözelti ortamdan gideriminde kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.