Ham portakal kabuğu ile sulu çözeltilerden mangan (II) iyonlarının uzaklaştırılması: Denge, kinetik ve termodinamik çalışmalar

Abstract

Bu çalışma, sulu çözeltilerden Mn2+ iyonlarının uzaklaştırılması için ham portakal kabuğunun (HPK) değerlendirilmesini anlatmaktadır. Adsorpsiyon verimi için pH, başlangıç metal iyonu derişimi, temas süresi ve sıcaklık gibi farklı değişkenlerin etkileri araştırıldı. Mn2+ iyonu için, en iyi başlangıç konsantrasyonunun 100 mg/L, adsorpsiyon temas süresinin 100 dakika ve çözelti pH'ının 5.37 olduğu şartların en uygun çalışma koşulları olduğu belirlendi. Portakal kabuğu atığının yüzey özellikleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı spektroskopi ve Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) kullanılarak araştırıldı. Sonuçlar, izoterm verilerinin, kimyasal adsorpsiyona ve işlemin olası tersinmezliğine karşılık gelen Langmuir izoterm modeline (Freundlich, Dubinin- Radushkevich ve Temkin modelleriyle karşılaştırıldığında) uyduğunu gösterdi. Adsorpsiyon kapasitesinin Mn2+ için 298, 308 ve 318 K’de sırasıyla 7.6923, 7.3964 ve 8.1632 mg/g olduğu hesaplanmıştır Adsorpsiyon kinetik verileri sonucunda Mn2+ metal iyonunun kinetiği incelendiğinde, (Yalancı birinci derece, Yalancı ikinci derece, Weber- Morris ve Elovich kinetik modelleri) adsorpsiyonunun Yalanci ikinci derece kinetik modele (pseudo-second-order) uyduğu belirlendi. Termodinamik çalışmalar Mn2+ iyonunun portakal kabuğu üzerine adsorpsiyonunun kendiliğinden ve endotermik olduğunu gösterdi. Atık portakal kabuklarının, yüksek uzaklaştırma kapasitesi, kolay bulunabilirliği, düşük maliyeti, kullanılabilir bir tarımsal atık olması, geri dönüşümü ve çevreye zarar vermemesi gibi nedenlerle sulu ortamdan Mn2+ iyonlarının alınmasında farklı adsorbanlarla karşılaştırıldığında, etkili ve alternatif bir malzeme olduğu görülmüştür.

Bu çalışma, sulu çözeltilerden Mn2+ iyonlarının uzaklaştırılması için ham portakal kabuğunun (HPK) değerlendirilmesini anlatmaktadır. Adsorpsiyon verimi için pH, başlangıç metal iyonu derişimi, temas süresi ve sıcaklık gibi farklı değişkenlerin etkileri araştırıldı. Mn2+ iyonu için, en iyi başlangıç konsantrasyonunun 100 mg/L, adsorpsiyon temas süresinin 100 dakika ve çözelti pH'ının 5.37 olduğu şartların en uygun çalışma koşulları olduğu belirlendi. Portakal kabuğu atığının yüzey özellikleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı spektroskopi ve Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) kullanılarak araştırıldı. Sonuçlar, izoterm verilerinin, kimyasal adsorpsiyona ve işlemin olası tersinmezliğine karşılık gelen Langmuir izoterm modeline (Freundlich, Dubinin- Radushkevich ve Temkin modelleriyle karşılaştırıldığında) uyduğunu gösterdi. Adsorpsiyon kapasitesinin Mn2+ için 298, 308 ve 318 K’de sırasıyla 7.6923, 7.3964 ve 8.1632 mg/g olduğu hesaplanmıştır Adsorpsiyon kinetik verileri sonucunda Mn2+ metal iyonunun kinetiği incelendiğinde, (Yalancı birinci derece, Yalancı ikinci derece, Weber- Morris ve Elovich kinetik modelleri) adsorpsiyonunun Yalanci ikinci derece kinetik modele (pseudo-second-order) uyduğu belirlendi. Termodinamik çalışmalar Mn2+ iyonunun portakal kabuğu üzerine adsorpsiyonunun kendiliğinden ve endotermik olduğunu gösterdi. Atık portakal kabuklarının, yüksek uzaklaştırma kapasitesi, kolay bulunabilirliği, düşük maliyeti, kullanılabilir bir tarımsal atık olması, geri dönüşümü ve çevreye zarar vermemesi gibi nedenlerle sulu ortamdan Mn2+ iyonlarının alınmasında farklı adsorbanlarla karşılaştırıldığında, etkili ve alternatif bir malzeme olduğu görülmüştür.