Akrilamid tabanlı kriyojellerin sentezi ve tekstil boyar maddelerinin gideriminde kullanımının araştırılması

Küçük Resim Yok

Tarih

2025

Dergi Başlığı

Dergi ISSN

Cilt Başlığı

Yayıncı

İnönü Üniversitesi

Erişim Hakkı

info:eu-repo/semantics/openAccess

Özet

Tekstil atık sularında bulunan boyar maddelerin giderimi, ekosistem dengesi, halk sağlığı ve sürdürülebilir su yönetimi açısından kritik bir öneme sahip olduğundan bu çalışmada, tekstil endüstrisi atık sularında bulunan boyar maddelerin giderimi için akrilamid tabanlı anyonik ve katyonik özellikte kriyojeller sentezlenmiş, model boyar maddeler olarak kullanılan katyonik özellikteki metilen mavisi ve anyonik özellikteki asit mavi 193 boyaları üzerindeki adsorpsiyon performanslarını karşılaştırmalı olarak değerlendirilmesi amaçlanmıştır. En etkin giderim yapan poli(akrilamid-vinilsülfonik asit) (poli(AAm-VSA)) anyonik ve poli(akrilamid-vinilimidazol)/kitosan (poli(AAm-VI)/CS) katyonik kriyojelleri kullanılarak adsorpsiyon prosesinde optimum koşullarının belirlenebilmesi için; kriyojel miktarı, başlangıç boya derişimi, çözeltinin pH'ı ve temas süresi gibi parametrelerin etkileri incelenmiştir. Kriyojellerin karakterizasyonu FT-IR ve SEM analizleri ile yapılmış, farklı pH ortamlarında şişme davranışları değerlendirilmiştir. Langmuir, Freundlich, Dubinin-Radushkevich adsorpsiyon izotermleri ve yalancı birinci derece, yalancı ikinci derece kinetik modelleri ile matematiksel modelleme yapılmıştır. Adsorpsiyon süreçlerinde; metilen mavisi giderimi için ise pH 7 başlangıç boya derişimi 100 ppm, temas süresi 60 dakika, 0.1 gram anyonik kriyojel miktarı; asit mavi 193 giderimi için ise pH 7, başlangıç boya derişimi 500 ppm, temas süresi 60 dakika, 0.1 gram katyonik kriyojel miktarı; optimum koşullar olarak belirlenmiştir. Her iki boyarmadde giderimi için Freundlich izotermi (metilen mavisi R2=0.9907; asit mavi 193 R2=0.9920) en iyi uyumu göstermiştir. Adsorpsiyon kinetiğinin ise her iki boyar madde giderimi için yalancı ikinci derece kinetiğe uyduğu belirlenmiştir. Sonuçlar, anyonik karakterli kriyojellerin katyonik metilen mavisi, katyonik karakterli kriyojellerin ise anyonik asit mavi 193 boyar maddelerini yüksek verimlilikle uzaklaştırabildiğini; dolayısıyla boyar madde türüne özgü seçicilik ve etkin bir adsorpsiyon mekanizmasına sergilediğini ortaya koymuştur. Bu bağlamda, yüksek adsorpsiyon kapasitesi, kolay uygulanabilirlik ve yeniden kullanılabilirlik gibi avantajlarıyla söz konusu kriyojellerin, sürdürülebilir ve çevre dostu adsorbanlar olarak tekstil atıksularının arıtımında güçlü bir alternatif oluşturabileceği sonucuna ulaşılmıştır.
The removal of dyes present in textile wastewater is of critically important in terms of ecosystem balance, public health, and sustainable water management. In this study, acrylamide-based anionic and cationic cryogels were synthesized for the removal of dyes from textile industry wastewater, and their adsorption performances were comparatively evaluated using cationic methylene blue and anionic acid blue 193 as model dyes. The most effective cryogels, poly(acrylamide-vinylsulfonic acid) (poly(AAm-VSA)) with anionic character and poly(acrylamide-vinylimidazole)/chitosan (poly(AAm-VI)/CS) with cationic character, were employed to investigate the influence of process parameters such as cryogel dosage, initial dye concentration, solution pH, and contact time in order to determine the optimum conditions for adsorption. The structural characterization of the cryogels was performed using FT-IR and SEM analyses, while their swelling behavior in different pH environments was also evaluated. Mathematical modeling was carried out using Langmuir, Freundlich, and Dubinin–Radushkevich adsorption isotherms as well as pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic models. In adsorption processes, the optimum conditions were determined as follows: for methylene blue removal, pH 7, an initial dye concentration of 100 ppm, a contact time of 60 minutes, and 0.1 g of anionic cryogel; and for acid blue 193 removal, pH 7, an initial dye concentration of 500 ppm, a contact time of 60 minutes, and 0.1 g of cationic cryogel. In both dye removal processes, the Freundlich isotherm (R² = 0.9907 for methylene blue; R² = 0.9920 for acid blue 193) provided the best fit. Furthermore, adsorption kinetics were found to follow the pseudo-second-order model for both dyes. The results demonstrated that anionic cryogels can effectively remove cationic methylene blue, while cationic cryogels can efficiently remove anionic acid blue 193, thereby exhibiting dye-specific selectivity and an efficient adsorption mechanism. In this context, owing to their high adsorption capacity, ease of application, and reusability, these cryogels can be considered as sustainable and environmentally friendly adsorbents with strong potential for application in the treatment of textile wastewater.

Açıklama

Anahtar Kelimeler

Kimya, Chemistry, Kimya Mühendisliği

Kaynak

WoS Q Değeri

Scopus Q Değeri

Cilt

Sayı

Künye