Defne (laurus nobilis) ve kara halile (terminalia chebula) tohumlarının hammadde olarak kullanıldığı nano-kompozitlerin sentezi ve sulu ortamdan bazı boyar maddelerin uzaklaştırılması

Su, canlı yaşamının sürdürülebilir olması için gerekli vazgeçilmez bir yaşam kaynağıdır. Gelişen teknoloji ile oluşan kirli su kaynaklarının doğaya ve çevreye verdiği zararın boyutu her geçen gün hızla artmaktadır. Temiz su kaynaklarının azalması hatta yakın gelecekte tükenmesi söz konusu olduğundan, atık suların geri kazanım prosesleri geliştirilmektedir. Adsorpsiyon, atık su arıtımında yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Tekstil endüstrisi atık suları yüksek konsantrasyonlarda organik, inorganik kimyasalları, çözünmüş ve değişik yapıya sahip boyar maddeleri içermektedir. Çevrede özellikle canlılar üzerinde ciddi olumsuzluklar oluşturan boyar maddelerin sucul ortamdan giderimi, çevreye olan zararların en aza indirgenmesi ve kirlilik kontrolünün sağlanması bakımından büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, doğal kaynaklı adsorbanlardan defne tohumu (DT), kara halile (KH), defne tohumu biyoçarı (DT-BC), kara halile biyoçarı (KH-BC), Ca-aljinat defne tohumu biyoçarı kompoziti (Alj@DT-BC), Ca-aljinat kara halile biyoçarı kompoziti (Alj@KH-BC) ve nano-demir (manyetik) ile modifiye edilen biyoçar kompozitler (nMe0-Alj@DT-BC ve nMe0-Alj@KH-BC) olmak üzere toplam sekiz farklı adsorbanlar sentezlenmiştir. Elde edilen adsorbanlar ile (DT, KH, DT-BC, KH-BC, Alj@DT-BC, Alj@KH-BC, nMe0-Alj@DT-BC ve nMe0-Alj@KH-BC) sentetik olarak hazırlanan sulu çözeltilerden metil viyolet (MV) ve malahit yeşili (MG) boyar maddelerinin çözelti ortamından uzaklaştırılması için kesikli kap adsorpsiyon deneyleri gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen adsorbanlar FT-IR, SEM, XRD ve EDX analizleri ile karakterize edilmiştir. Adsorpsiyon çalışmalarında boyar madde konsantrasyonu, temas süresi, çözelti pH'ı, adsorban miktarı ve sıcaklık gibi parametrelerin boyar madde giderimindeki etkileri araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre maksimum giderim sağlayan değerler; çözelti pH'ı bazik değerler arasında (pH 9,0-10,5), adsorban dozu; biyokütleler için 0,30 - 0,40 gram, biyoçarlar için 0,20 - 0,40 gram ve biyoçar kompozitler için 0,05 gram olarak bulunmuştur. Adsorpsiyon denge temas süresi, biyokütle adsorbanlar kullanıldığında 90-120 dk iken biyoçar ve biyoçar kompozit adsorbanlar için 120 dakikada gerçekleşmiştir. Denge izoterm çalışmalarına ait izotermler çizilerek uygun izotermlerden adsorbanların kapasiteleri hesaplanmıştır. Tüm adsorbanlar için denge izotermlerinin Langmuir izoterm modeline uygun olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen maksimum adsorplama kapasiteleri; MV boyar maddesi gideriminde, DT için 370,28 mg/g, KH için 183,92 mg/g, DT-BC için 370,11 mg/g ve KH-BC için 185,20 mg/g bulunmuştur. Biyoçar kompozit adsorbanların maksimum adsorplama kapasiteleri ise Alj@DT-BC için 357,21 mg/g, Alj@KH-BC için 180,47 mg/g, ve nMe0-Alj@DT-BC için 357,24 mg/g, nMe0-Alj@KH-BC için 370,48 mg/g olarak hesaplanmıştır. Elde edilen maksimum adsorplama kapasiteleri MG boyar maddesi gideriminde, DT için 370,41 mg/g, KH için 384,62 mg/g, DT-BC için 370,10 mg/g ve KH-BC için 370,37 mg/g bulunmuştur. Biyoçar kompozit adsorbanların maksimum adsorplama kapasiteleri ise Alj@DT-BC için 357,12 mg/g, Alj@KH-BC için 370,37 mg/g, ve nMe0-Alj@DT-BC için 357,14 mg/g, nMe0-Alj@KH-BC için 370,38 mg/g olarak hesaplanmıştır. Kinetik çalışmalar ile adsorpsiyonun yalancı-ikinci-derece kinetik model ile uyumlu olduğu gözlenmiştir. Sıcaklığın adsorpsiyon verimine etkisini belirlemek amacıyla 25°C, 35°C ve 45°C'de adsorpsiyon deneyleri yapılmıştır. Hesaplanan negatif ΔG° değerleri, MV ve MG boyar maddelerinin sentezlenen adsorbanlar ile adsorpsiyonunun termodinamik açıdan kendiliğinden gerçekleştiğini ortaya koymuştur. Sıcaklık artışıyla birlikte ΔG° değerlerinin yükselmesi, boyar madde adsorpsiyon prosesinin düşük sıcaklıklarda daha elverişli olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak, üretilen kompozit adsorbanların, atık su içerisindeki zararlı boyar maddelerin etkili bir şekilde uzaklaştırılmasında kullanılabileceği, çevreye duyarlı ve pratik bir çözüm sunarak su arıtma yöntemlerine yeni bir perspektif kazandırdığı anlaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, Boyar madde, Defne tohumu, Denge Çalışmaları, Kara halile, Kinetik, Kompozit