Doğal ve işleme tabi tutulmuş adsorbanlar kullanılarak atık sulardan nikel giderimi
Nickel removal from wastewater by using natural and treated adsorbents
Yazar: HATİCE YILMAZ
Danışman: PROF. DR. İRFAN AR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorbentler = Adsorbents ; Adsorplama özellikleri = Adsorbtive properties ; Adsorpsiyon = Adsorption ; Ağır metal giderimi = Heavy metal removal

Özet:
Su kaynaklarımızda bulunan toksik kirleticilerden birisi olan nikel elementinin sulardan giderimi çevremiz ve canlıların yaşamı açısından önem arz etmektedir. Bu çalışmada sulu çözeltilerden nikel giderimi kesikli adsorpsiyon yöntemi ile araştırılmıştır. Adsorban olarak, bitkisel atıklardan ceviz kabuğu ve Ankara – Bala'dan temin edilmiş olan yerel ve ucuz doğal zeolit türlerinden birisi olan şabazit seçilmiştir. Şabazit (% 99 şabazit + % 1 eriyonit), ceviz kabuğu (cvz), HCI ile muamele edilmiş ceviz kabuğu (CHCI), NaOH ile muamele edilmiş ceviz kabuğu  (CNaOH) ve H2SO4  ile muamele edilmiş ceviz kabuğunun (CH2SO4) sulu çözeltilerden nikel metalini adsorplayabilme kapasiteleri incelenmiştir. Deneysel çalışmalar boyunca pH, temas süresi, sıcaklık, başlangıç derişimi, karıştırma hızı gibi parametrelerin nikel giderimine etkisi incelenmiş ve Gibbs serbest enerjisi (ΔG), entalpi değişimi (ΔH) ve entropi değişimi (ΔS) termodinamik parametreleri hesaplanmıştır. Adsorpsiyon kinetiğinin incelenmesi için, yalancı birinci derece hız modeli, yalancı ikinci derece hız modeli, partikül içi difüzyon modeli denenmiştir. Bu işlem için en uygun kinetik modelin, en yüksek korelasyon değerine (R2= 1) sahip model olan, yalancı ikinci derece hız modeli olduğu görülmüştür. Denge deneylerinden elde edilen verilere Langmuir ve Freundlich izoterm modelleri uygulanmış ve CNaOH için elde edilen deneysel verilerin her iki modele de uygunluk gösterdiği görülmüştür. Giderim verimi CNaOH için % 96,37; şabazit, CHCI ve CH2SO4 için ise sırasıyla % 67,48, % 31,17 ve % 1,29 olarak bulunmuştur.

Abstract:
Removal of nickel as a toxic pollutant from wastewater is important for environment and the lives of living things.  In this study, nickel removal was investigated using batch adsorption method from aqueous solutions.  Agricultural waste walnut shell and chabazite which is one of locally available, low cost naturel zeolite, obtained from Bala-Ankara, were used as adsorbents. Nickel adsorption proporties of chabazite (99 % chabazite + 1 % erionite), walnut shells (cvz), and walnut shells modified with one of the following chemicals; HCl (CHCl), NaOH (CNaOH) or H2SO4 (CH2SO4) were investigated. During the experimental part of this study, the effect of parameters such as pH, contact time, temperature and initial concentration, stirring rate on nickel removal were investigated. Also thermodynamic parameters such as Gibb's free energy (ΔG), enthalpy (ΔH) and entropy change (ΔS) of the adsorption process have been calculated. In order to investigate adsorption kinetics, the pseudo first order rate model, pseudo-second-order rate model and intra-particle diffusion model were applied. Pseudo-second-order reaction rate model, which has the highest correlation value (R2= 1) was found as the most appropriate kinetic model. Langmuir and Freundlich isotherm models have been applied to the data obtained for the equilibrium experiments.  It was seen that both isotherm models confirm very well with the experimental data obtained for CNaOH. The removal efficiency for CNaOH was 96.37 % where as it was found as 67.48 %, 31.17 % and 1.29 % for chabazite, CHCI and for CH2SO4 respectively.