PROJE AMACI:
TARIM ATIĞI MISIR PÜSKÜLÜNÜ ÇEVRE KİRLİLİĞİNİN GİDERİLMESİNDE KULLANMAK VE BU AMAÇLA TEKSTİL BOYALARININ NEDEN OLDUĞU KİRLİLİĞİ MISIR PÜSKÜLÜ ADSORBSİYONU İLE AZALTMAK
GİRİŞ:
Bireyin ve toplumun fiziksel, biyolojik, sosyal ve kültürel yaşamını etkileyen tüm etmenleri çevre olarak tanımlayabiliriz. Çevre tüm canlıların yaşamında önemli bir rol oynamaktadır. İnsanların her türlü faaliyetleri sonucu havada, suda ve toprakta ortaya çıkan koku, gürültü ve atıkların çevrede meydana getirdiği arzu edilmeyen oluşumlara ise Çevre Kirliliği denir. Çevre kirliliğini oluşturan temel unsurlar evsel ve endüstriyel atıklardır.
Endüstriyel atıklar, su ortamına ulaştığı zaman atığın içeriği ile doğru orantılı olarak ciddi problemler ortaya çıkabilir. Farklı niteliklerde boyar madde içeren atık sular üretebilen tekstil endüstrisinin koyu renkli ve boyar madde içeren atık sularının alıcı ortamlara verilmeden önce mutlaka arıtılmaları gerekmektedir.
Mevcut tekstil fabrikalarının pek çoğunun arıtım sistemleri olmadığından bu atık suları nehir, göl ve alıcı su ortamlarına vermekte ve bu durum fotosentez aktivitesini ve çözünmüş oksijen miktarını azaltmaktadır. Bunun sonucunda ortamda oksijensiz koşullar oluşmakta ve oksijenli solunum yapan canlılar ölmektedir. Ayrıca bu atık sular yüzey sularından yer altı su sistemlerine karışarak içme sularını kirletebilir.
Günümüzde atık sulardan boyar maddelerin gideriminde aktif karbon adsorpsiyonu, kimyasal oksidasyon, ters osmoz, koagülasyon, flokülasyon, ve biyolojik işlemler gibi çeşitli fiziksel ve kimyasal yöntemler kullanılmaktadır. Adsorpsiyon yöntemi ise kullanılan en etkili arıtım yöntemlerinden biridir.
Adsorpsiyon: Bir yüzey veya yüzey ara kesiti üzerinde kirletici maddenin birikimi ve derişiminin artması olayıdır. Su ve atık su arıtımında adsorpsiyon, bir sıvı ile bir katı arasında gerçekleşmektedir. Yüzeyde tutunan maddeye adsorplanan veya adsorbant, yüzeyinde tutulan maddeye ise adsorban veya adsorbent denir.
Adsorpsiyon, FİZİKSEL (Adsorban ve adsorbant molekülleri arasında elektron alış verişi olmayan) ve KİMYASAL (Adsorban ve adsorbant molekülleri arasında karşılıklı elektron alış verişi olan) olmak üzere ikiye ayrılır.
Adsorpsiyon işlemi amacıyla en yaygın kullanılan adsorbant aktif karbondur. Aktif karbonun pahalı olması nedeniyle silika, kil, şeker kamış posası, mısır ,pirinç, kitin, uçucu kül ve kömür gibi bir takım düşük maliyetli adsorbantlar kullanılarak arıtım yapılabilmektedir.
Bu proje de, çevredeki yaygınlıkları düşünülerek, çevre kirliliğinin önemli bir kısmını oluşturan metil mavi boyası ile çalışılmıştır. Bu boyanın çevrede neden olduğu kirliliğin giderilebilmesi için çözüm üretecek alternatif materyaller saptanmaya çalışılmıştır. Buna yönelik olarak ülkemizde ve Marmara Bölgesinde önemli oranlarda tarımsal atık olan mısır püskülü, boyar maddenin giderimi için adsorban olarak kullanılmıştır.
Mısır, genellikle çok nemli iklim bölgelerinde yetiştirilebilen bir tarım bitkisidir. Aynı bitki üzerinde ayrı kesimlerde yer alan dişi ve erkek çiçeklerden erkek olanları, gövdenin ucunda başaklar; dişi olanları, yaprak koltuklarında koçanlar halinde görülür. Konumuzla ilgili olan kısımları, dişi çiçeklerin olgunlaşıp tane biçimine gelmeden önce koçanın ucunda 10-30 cm. uzunlukta oluşturdukları ve adına mısır püskülü denilen ipliksi uzantılarıdır.
Mısır ülkemizde 500-550 bin hektar ekim alanı, 2.300.000 ton üretim miktarı ile , buğday ve arpadan sonra üçüncü sırada yer almaktadır. Dünyada ekim alanı bakımından buğday ve çeltikten sonra 3. sırada yer alırken üretim miktarı bakımından ilk sırada yer almaktadır. Bu durumda mısır püskülü ülkemizde ve dünyada önemli miktarda yer tutan tarım artığıdır diyebiliriz.
Son yıllarda boyar madde giderimi için düşük maliyetli biyosorbentler geliştirilmesi ile ilgili çalışmalar hız kazanmıştır. Bu projede de endüstriyel atık sulardaki boyar madde kirliliğinin düşük maliyetli adsorban maddelere tutundurularak gideriminin sağlanması ve böylece atık suların geri kazanılabilmesi, çevre kirliliğinin önlenerek ekolojik dengenin korunması hedeflenmiştir. Aynı zamanda, ülkemizde ve yöremizde büyük miktarlarda oluşan ve değerlendirilemeyen tarımsal atıkların değerlendirilebilme olasılığı ve bilimsel literatürde bu açıdan eksikliğin tamamlanması hedeflenmiştir.
Çalışmalarımızda İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Bölümü Öğretim üyesi Prof.Dr.Ayşe Zehra Aroğuz ve asistanlarından destek alarak deneylerimizi üniversite laboratuarlarına giderek gerçekleştirdik.
YÖNTEM:
Çalışmamızda bilimsel işlem basamakları uygulanmıştır. Proje konusu belirlenmiştir. Kaynak taraması ve gözlemler yapılmıştır. Kontrollü deneyler yapılarak veriler elde edilip kaydedilmiştir. Elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve ilişkilendirilmiştir.
Mısır püskülünü okulumuzun ve evimizin civarında bulunan haşlanmış mısır satıcılarından temin ettik. Aldığımız mısır püsküllerini okulumuzda kurutarak sabit tartıma getirdik. Araştırmamızın deneysel çalışmasını İstanbul Üniversitesi Mühendislik fakültesi Kimya bölümü laboratuvarında sürdürdük.
DENEY AŞAMASI:
Kullanılan malzemeler
Mısır püskülü
Metil mavi (MERCK marka) boyar maddesi
Hassas terazi
Manyetik karıştırıcı
UV Spektrofotometre
DENEYİN YAPILIŞI:
Standart doğrunun oluşturulması:
Adsorpsiyon çalışmasına başlamadan önce metil mavi çözeltisinin başlangıçta 0,10 g/L stok çözeltisi hazırlanmıştır. Daha sonra bu stok çözeltiden seyrelterek metil mavinin 4 farklı çözeltisi oluşturularak deney gruplarımız belirlenmiştir.
1.DENEY GRUBU: 0,0125 g/L
2.DENEY GRUBU: 0,025 g/L
3.DENEY GRUBU: 0,050 g/L
4.DENEY GRUBU: 0,075 g/L
UV-SPEKTROFOTOMETRE ÖLÇÜMÜ
Önce UV-spektrofotometrede metil mavinin maksimumu adsorplandığı dalgaboyu bulunmuştur. Bunun için metil mavi çözeltisi spektroftometrede 200 nm’den 900 nm’ye kadar taranmıştır. Maksimum adsorbans değeri 600 nm’de ölçülmüştür. Bundan sonraki adsorpsiyon çalışmaları 600 nm dalga boyunda yapılmıştır. 0,0125; 0,025; 0,050 ve 0,075 g/L çözeltilerinin UV spektrofotometrede absorbans değerleri ölçülerek metil mavinin standart doğru grafiği çıkarılmıştır. Çalışmalar laboratuvar sıcaklığında (24 °C) yapılmıştır. Metil maviye ait elde edilen absorbans değerleri
Tablo 1’de verilmiş ve bu değerlerden yararlanılarak çizilen standart eğri grafiği ise Şekil 1 de gösterilmiştir.
ADSORPSİYON ÇALIŞMASI
Kurutulmuş mısır püsküllerinden 0,1’er gram tartılarak 100 ml’lik 4 ayrı behere yerleştirildi. Üzerlerine yukarıda hazırlanan 4 farklı metil mavi çözeltilerinin her birinden 50’şer ml ilave edildi. Daha sonra her 30 dakikada bir metil mavi çözeltilerinin Uv spektrofotometrede absorbans değerleri ölçüldü. Elde edilen değerler standart doğru grafiği kullanılarak konsantrasyon değerlerine çevrildi daha sonra aşağıdaki formül ile% adsorpsiyon miktarlarını bulduk
% Adsorpsiyon= 100
C0: başlangıçtaki metil mavi çözeltisinin derişimi
Ct: herhangi bir zamanda ölçülen metil mavi çözeltisinin derişimi
% Adsorpsiyon değerleri düşey eksene, zamanı da yatay eksene yerleştirilerek 4 farklı çözelti için yüzde adsorpsiyon grafiği elde edilmiştir. Resim bölümünde Şekil 2 olarak grafiğimiz yer almaktadır.
MİKROSKOBİK ÇALIŞMA
Mısır püsküllerinin yapısı hakkında fikir sahibi olmak ve adsorpsiyon üzerindeki etkisini incelemek amacıyla mikroskop resimlerini alarak inceleme yaptık. Şekil 3 de mısır püskülünün mikroskop resmi Şekil 4 de ise adsorpsiyondan sonra alınan mikroskop resmi görülmektedir.
PROJE BÜTÇESİ:
0 tl maliyetle projemizi tamamladık.Proje için gerekli olan mısır püsküllerini mısır satan sokak satıcılarından temin ettik.Metil mavi boyasını ve UV spektrofotometresini de destek aldığımız İstanbul Üniversitesi Kimya Fakültesinden temin ettik.
PROJE TAKVİMİ:
15.10.2012-19.10.2012 Proje konusunun ve hedeflerinin belirlenmesi
22.10.2012-31.10.2012 Literatür çalışmasının yapılması
05.11.2012-15.11.2012 Elde edilen verilerin analiz edilerek kullanılacak malzemelerin tespiti
16.11.2012 -26.11.2012 Malzemelerin hazırlanması
03.12.2012 Projenin uygulama bölümüne başlanması
10.12.2012 Projenin tamamlanması
14.12.2012-24.12.2012 Verilerin değerlendirilmesi
01.01.2013-15.01.2013 Proje raporunun yazılması
SONUÇ VE DEĞERLENDİRME
Bu projede metil mavi boyası sulu çözeltilerden giderimi için adsorbent olarak doğal bir atık olan mısır püskülü kullanılmış ve metil mavinin adsorpsiyon yüzdesi deney ortamında incelenmiştir.
Adsorbent olarak kullandığımız ve doğal bir biyo atık olan mısır püsküllerine adsorpsiyon sürecinden önce herhangi bir ön işlem (piroliz, kimyasal aşındırma…. gibi) uygulanmamıştır.
4 farklı konsantrasyonda hazırladığımız deney gruplarımızın (50 ml) içine 0,1 gr mısır püskülü ilave ederek 30 dakika arayla yaptığımız spektrofotometre sonuçlarına baktığımızda her deney grubumuzda da metil mavi çözeltisinin % 35 e kadar adsorplandığını gördük.
Tüm derişimlerde adsorpsiyon hemen hemen 180 dakikanın sonunda dengeye ulaşmıştır. Bu da mısır püskülünün kısa sürede adsorpsiyon üzerindeki etkisini göstermektedir.
Yaptığımız çalışma sonucunda mısır püskülünün doğal atık olması, biyobozunur madde olması ve metil maviyi %35’e kadar adsorplamasından dolayı iyi adsorbent olduğu ortaya çıkmıştır.
Eğer adsorpsiyon işleminden önce mısır püsküllerimiz piroliz edilerek veya asit ile aşındırılarak yüzeyi daha da aktif hale getirilirse adsorbsiyon yüzdesi daha da artırılabilir.
Mikroskop altında mısır püsküllerimizin deney öncesi ve deney sonrası resimlerini incelediğimizde doğal halde mısır püskülleri lifli yapıda olduğu ve yüzeyinin düzgün olmadığı görülmüştür. Mısır püskülünün yüzeyinin pütürlü yapıda olması adsorpsiyon işlemini kolaylaştırmaktadır. Şekil 4 de ise mısır püskülünün adsorpsiyondan sonraki durumu görülmektedir. Adsorpsiyondan sonra mısır püskülünde herhangi bir dağılma olmamıştır.
Bu gözlem bize, püsküllerin adsorpsiyondan sonra kolayca toplanacağı ve gerekirse boyar maddenin mısır püskülleri kurutularak tekrar geri kazanılabileceğini göstermektedir.
SONUÇ VE ÖNERİLER:
Çalışmamızın başında da belirttiğimiz gibi mısır ülkemizde her yıl yaklaşık , 2.300.000 ton üretilen bir üründür. Bu ürün çeşitli fabrikalarda ( yağ, yiyecek, yem..) işlenirken birçok kısmı özellikle püskül kısımları değerlendirilemeyen atık olarak kalmaktadır. Bu durumda atık olarak ortaya çıkan yaklaşık 500 ton püskül bulunmaktadır.
Bizler çalışmamızda bu püsküllerin tekstil atıklarını iyi derecede adsorbe edebilen bir adsorbent olduğunu gösterdik. Bu sebeple bu mısır püsküllerinin tarlalardan yada mısır işlenen fabrikalardan alınarak tekstil fabrikalarının arıtım bölümlerine yönlendirilmesi ve bu alanda kullanılması hem ekonomik hemde çevresel bir kazanç olacaktır.
Böylece maliyeti yüksek olduğu için birçok işletmenin ikinci plana attığı arıtım işlemi mısır püskülleri sayesinde çok daha az masrafa gerçekleştirilebilir. Böylece doğaya ve canlılara birçok zararı olan boyar madde atıkları biyolojik atıklarla kolay ve ucuz bir şekilde arıtılabilir.
KAYNAKLAR:
ÖZEL GÜNEŞLİ OKYANUS ORTAOKULU
BAĞLAR MAH.ATATÜRK CAD.GÜRAY SOK.NO:2 BAĞCILAR/İSTANBUL
KİMYA – PÜSKÜLLÜ ÇEVRECİ
ZEYNEP GÜNTÜRKÜN YUSUF DİVRİKLİOĞLU
ÜNZİLE ORHAN
Fen Projesi / Matematik Projesi
Bu Benim Eserim Fen Bilimleri ve Matematik Projeleri Yarışması
Bilim Şenliği Projeleri
