Biomagnetic composite based on raw Ferula communis and polyacrylamide (MBFC)
was synthesized. The MBFC proved to be an effective and high performance
adsorbent for the removal of heavy metals, acidic and basic dyes from simulated
effluents by batch and fixed-bed experiments. The morphology, surface and
magnetic properties of the as-prepared MBFC were examined by Boehm titration;
scanning electron microscope and Fourier transform infrared techniques. The
sorption process was optimized via Box-Behnken approach and techno-economic
analysis completed using central composite design.
The adsorption isotherm, kinetics and parametric behaviors of the pollutants were
investigated, and detailed explanation of the results is discussed. The maximum
removal efficiencies of the pollutants of 69.3─96.9% were obtained at the optimum
operation conditions of 50 mgL─1 initial adsorbate concentration, 100 mg MBFC
dose, 360 min contact time, pH 4.0 (acidic dyes) and pH 7.0 (basic dyes and heavy
metal ions). The rate-controlling mechanism is discussed in terms of intraparticle
diffusion, and the actual step was confirmed by Boyd model. Finally, the efficiency
and stability of MBFC were assessed via several regeneration-reuse cycles.
Keywords: Bio-based composite; acid dyes; basic dyes; heavy metals; adsorption
optimization; modeling; thermokinetic studies.
Ham Ferula communis ve poliakrilamid esaslı biyomanyetik kompozit (MBFC)
sentezlenmiştir. MBFC’ın batch ve sabit yatak deneyleriyle ağır metaller, asidik ve
bazik boyaların simule atıklarından giderimi için etkili ve yüksek performaslı bir
adsorbent olduğu kanıtlandı. Hazırlanmış MBFC’nin morfolojisi, yüzey ve manyetik
özellikleri Boehm titrasyonu; taramalı elektron mikroskobu ve Fourier kızılötesi
dönüşüm teknikleri ile incelenmiştir. Sorpsiyon süreci Box-Behnken yaklaşımı ile
optimize edilmiş ve merkezi kompozit tasarım kullanarak tekno-ekonomik analizi
tamamlanmıştır.
Adsorpsiyon izotermi, kinetik ve kirletici parametrik davranışlar araştırıldı ve
sonuçların detaylı açıklamaları tartışılmıştır. Kirleticiler için maksimum giderim
etkinliği, 50 mgL─1 başlangıç adsorbat konsantrasyonu, 100 mg MBFC dozunda
360 dakika temas süresi, pH 4,0 (asidik boyalar) ve pH 7.0 (bazik boya ve ağır metal
iyonları) optimum çalışma koşullarında % 69.3─96.9 olarak belirlenmiştir. Orankontrol
mekanizması partikül içi difüzyon açısından ele alınmış ve gerçek aşama
Boyd modeli ile teyit edilmiştir. Son olarak, MBFC’nin etkinliği ve stabilitesi birçok
rejenerasyon-yeniden döngüleri ile değerlendirilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Biyo-bazlı kompozit; asidik boyalar; bazik boyalar; ağır
metaller; adsorpsiyon optimizasyon; modelleme; termokinetik çalşma.
