Utilizing of bio-adsorbent in zero waste concept: adsorption study of crystal violet onto the Centaurea solstitialis and Verbascum thapsus plants

Adsorption is one of the most widely used methods for dye removal from water. At the end of the adsorption process, the dyed adsorbents emerging as a second-order waste which is the main disadvantage of this process. In this study, the removal of a synthetic dye Crystal Violet (CV) from the synthetic wastewater by using Centaurea solstitialis (CS) and Verbascum Thapsus (VT) plants was studied by adsorption. At the end of the adsorption process, the reusing potential of the dyed plant was explored by measuring the dyed plant calorific values. Experimental design and modeling were performed using the surface response method (RSM). The regression coefficients for developed models were 0.86 for the CS plant and 0.95 for the VT plant. Adsorption process for CS and VT plants were fitted by Dubinin-Radushkevich isotherm, and Temkin isotherm, respectively. The two plants were pseudo-second-order, endothermic, and found to be chemically. CS plant had a capacity of 84.03 mg.g-1 with a contact time of 85 min. The capacity of the VT plant reached 109.89 mg.g-1 at a contact time of 55 min. The calorific values results show increases in the calorific values for the two plants after the adsorption process. The CS plant increased from 4003.774 to 4458.059 Kcal.Kg-1. Whereas the VT plant increased from 3206.028 to 4120.330 Kcal.Kg-1. These values indicate the using possibility of the two plants as solid fuel by burning the dyed plants in emission controlled industrial facilities by applying the zero-waste concept.

Sýfýr atýk konseptinde biyo-adsorban kullanýmý: kristal violet'in Centaurea solstitialis ve Verbascum thapsus bitkileri üzerine adsorpsiyon çalýþmasý

Adsorpsiyon, sudan boya gideriminde kullanýlan en yaygýn yöntemlerden biridir. Adsorpsiyon yönteminin en önemli dezavantajý, iþlem sonunda ikinci bir atýk olarak boyalý adsorban maddelerin oluþmasýdýr. Bu çalýþmada, adsorban olarak Senturea solstitialis (CS) ve Verbascum thapsus (VT) bitkileri kullanýlarak sulu çözeltiden Crystal Violet'in (CV) uzaklaþtýrýlmasý incelenmiþtir. Ýþlem sonunda elde edilen boyalý adsorbanlarýn kalorifik deðerleri belirlenerek farklý amaçlar için kullanýlabilirliði araþtýrýlmýþtýr. Deneysel tasarým ve modelleme, yüzey tepki yöntemi (RSM) kullanýlarak gerçekleþtirilmiþtir. Geliþtirilen modeller için regresyon katsayýlarý CS bitkisi için 0.86 ve VT bitkisi için 0.95 olarak bulunmuþtur. Adsorpsiyon iþleminde CS ve VT bitkilerinin sýrasýyla Dubinin-Radushkevich ve Temkin izotermine uyduðu tespit edilmiþtir. Her iki bitki için de adsorpsiyon, sahte ikinci derece kinetik, endotermik ve kimyasal reaksiyon olarak gerçekleþmiþtir. CS bitkisi için maksimum adsorpsiyon kapasitesi 84.03 mg.g-1 ve temas süresi 85 dakikadýr. VT bitkisi için ise maksimum adsorpsiyon kapasitesi olan 109.89 mg.g-1'e, 55 dakikada ulaþýlmýþtýr. Her iki bitkinin de adsorpsiyon öncesinde ve sonrasýnda kalorifik deðerleri ölçülmüþ ve adsorpsiyon iþlemi sonrasýnda elde edilen boyalý adsorbanlarýn kalorifik deðerlerinin arttýðý tespit edilmiþtir. CS bitkisinde kalorifik deðer 4003,774'ten 4458,059 Kcal.Kg-1'e yükselirken VT bitkisinde 3206,028'den 4120,330 Kcal.Kg-1'e yükselmiþtir. Bu deðerler, adsorpsiyon iþlemi sonrasýnda ikinci bir atýk olarak ortaya çýkan boyalý bitkilerin emisyon kontrollü endüstriyel tesislerde yakýt olarak kullanýlabileceðini göstermiþtir. Ýþlem bir bütün olarak ele alýndýðýnda sýfýr atýk hedefine ulaþmaktadýr.