Susam küspesi kullanılarak metil oranj boyasının giderimi: adsorpsiyon sürecinin modellenmesi ve optimizasyonu
Removal of methyl orange dye using sesame seed cake: modelling and optimization of the adsorption process
- Tez No: 972357
- Danışmanlar: PROF. DR. BELMA ÖZBEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Endüstriyel atık su, Endüstriyel boyar madde, Freundlich izotermleri, Kimyasal kinetik, Langmuir izotermleri, Industrial waste water, Industrial dystuff, Freundlich isotherms, Chemical kinetics, Langmuir isotherms
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Metil oranj, azo grubu içeren ve tekstil endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir anyonik boyar maddedir. Suda çözünürlüğü yüksek olan bu boya, çevreye deşar jedildiğinde toksik etkileri ve estetik kirliliği nedeniyle ekosistem üzerinde ciddi tehdit oluşturmaktadır. Bu tür kirleticilerin sulu ortamlardan uzaklaştırılması amacıyla geliştirilen arıtma yöntemleri arasında adsorpsiyon, yüksek verimliliği, düşük maliyeti ve çevre dostu yapısıyla öne çıkmaktadır. Özellikle biyolojik kökenli atıkların adsorban olarak değerlendirilmesi, sürdürülebilir arıtma teknolojileri açısından büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, tarımsal bir atık olan susam küspesi, metil oranjın sulu çözeltiden giderimi için doğal bir adsorban olarak kullanılmıştır. Deneysel süreçte pH (3, 6, 9), sıcaklık (20 °C, 30 °C, 40 °C) ve adsorban miktarı (2, 4, 6 g/100 mL) parametreleri değerlendirilmiş ve Yanıt Yüzey Metodolojisi (RSM) kapsamında Box-Behnken deney tasarımı uygulanmıştır. Gerçekleştirilen 17 deney sonucunda en yüksek metil oranj giderimi; pH 9, sıcaklık 30 °C ve adsorban miktarı 6 g/100 mL koşullarında %98.68 olarak bulunmuştur. Ancak elde edilen deneysel veriler; hammadde ve enerji verimliliği açısından değerlendirildiğinde, pH 9, sıcaklık 20°C ve adsorban miktarı 4 g/100 mL koşulları optimum koşullar olarak belirlenmiş olup bu koşullarda %95.21 giderim elde edilmiştir. Daha düşük sıcaklık ve adsorban miktarıyla yüksek verim sağlanması, yöntemin enerji ve maliyet açısından daha avantajlı, aynı zamanda endüstriyel uygulamalar için daha uygun olduğunu göstermektedir. Bu nedenle izoterm ve kinetik modellemeler, %95.21 giderim veriminin elde edildiği optimum koşullar temel alınarak yürütülmüştür. Adsorpsiyon izotermlerinin analizi sonucunda deneysel verilerle en iyi uyum sağlayan modelin Langmuir izoterm modeli olduğu belirlenmiştir. Kinetik çalışmalar ise ikinci dereceden yalancı kinetik model ile yüksek uyum göstermiştir. Elde edilen bulgular, susam küspesinin metil oranj gideriminde yüksek performans gösteren, ekonomik ve çevre dostu bir adsorban olduğunu ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
Methyl orange is an anionic azo dye widely used in the textile industry due to its intense coloration and solubility in aqueous media. However, its release into the environment poses serious ecological and health risks due to its toxicity and persistence. Among the various treatment technologies developed for dye removal, adsorption has gained significant attention owing to its operational simplicity, cost-effectiveness, and environmental compatibility. The valorization of agro-industrial byproducts as adsorbents is of particular interest for sustainable wastewater remediation. In this study, sesame seed cake which is a low-cost and eco-friendly agricultural residue was utilized as a natural adsorbent for the removal of methyl orange from aqueous solutions. Batch adsorption experiments were conducted under different operating conditions, including pH (3, 6, 9), temperature (20 °C, 30 °C, 40 °C) and adsorbent dosage (2, 4, 6 g/100 mL). The experimental design followed the Box-Behnken model within the scope of response surface methodology (RSM), and included 17 experimental runs. The highest methyl orange removal efficiency achieved was 98.68% at the conditions of pH 9, temperature 30 °C and an adsorbent dosage 6 g/100 mL. However, a comprehensive evaluation of all experiments indicated that the optimum conditions were 20 °C, pH 9, and an adsorbent dosage of 4 g/100 mL, under which a removal efficiency of 95.21% was obtained. Achieving high efficiency at lower temperature and adsorbent dosage highlights the advantages of the process in terms of energy and cost, as well as its industrial applicability. Consequently, isotherm and kinetic modeling studies were conducted under these optimum conditions corresponding to 95.21% removal efficiency. Adsorption isotherm analyses revealed that the Langmuir model best described the equilibrium data, while kinetic evaluations indicated a strong agreement with the pseudo-second-order model. The findings demonstrate that sesame seed cake can serve as an effective, sustainable, and economical biosorbent for the removal of methyl orange from wastewater.
Benzer Tezler
- Tarımsal atıklar kullanılarak sulu çözeltilerden alüminyum gideriminin incelenmesi
Investigation of aluminum removal from aqueous solutions using agricultural residues
MERVE METE
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELMA ÖZBEK
- Optimization of Production Parameters for Single Cell Oil and Metabolite Production from Yarrowia lipolytica Strains
Yarrowia lipolytica Suşlarından Tek Hücre Yağı ve Metabolit Üretim Parametrelerinin Optimizasyonu
AYŞE SAYGÜN
Doktora
Türkçe
2017
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK
PROF. DR. NECLA ARAN
- Sulu çözeltilerden adsorpsiyon yöntemiyle fosfat giderimi
Removal of phosphate from aqueos solutions by adsorption
ZEYNEP HALICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ELÇİN YILMAZ
- Metilen mavisi boyasının sulu çözeltilerden susam küspesi kullanılarak adsorpsiyonu ve yanıt yüzey metodu ile optimizasyonu
Adsorption of methylene blue dye on sesame seed cake from aqueous solutions and optimization by response surface methodology
DAVUT GÜNDÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELMA ÖZBEK
- Susam küspesinden ultrason ve enzim destekli protein ekstraksiyonu
Enzyme and ultrasound supported protein extraction from sesame meal
AYŞEGÜL AKBAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA KAHVECİ KARINCAOĞLU