Ağır metal iyonlarının tekli ve ikili karışımlarının farklı kil türleriyle adsorpsiyonunun incelenmesi
Investigation of adsorption of single and binary mixture of heavy metal ions with different types of clay
Yazar: BURAK TEKİN
Danışman: DOÇ. DR. ÜNSAL AÇIKEL
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, endüstriyel atıksularda istenmeyen derişimlerde bulunan bakır (II) ve nikel (II) iyonlarının tekli ve ikili karışımlarının adsorpsiyonu, zeolit ve sepiyolit içeren ortamlar da incelenmiştir. 
Çalışmaların ilk aşamasında tekli adsorpsiyon deneyleri yapılmıştır. Her iki adsorbent için de maksimum bakır (II) ve nikel (II) adsorpsiyonunun gözlendiği pH değeri 5.0 olarak belirlenmiş ve deneyler bu pH değerinde yapılmıştır. 1 g/L adsorbent içeren ortamlarda, başlangıç metal iyonu derişiminin 1000 mg/L'ye kadar artmasıyla adsorpsiyon hızlarının ve adsorplanan metal iyonu miktarlarının arttığı görülmüştür. Zeolit ve sepiyolitle iki metal iyonunun adsorpsiyon sonuçları, adsorpsiyon hızı ve adsorplanan miktar olarak kıyaslandığında, hem zeolitin hem de sepiyolitin bakır (II) adsorpsiyon değerlerinin nikel (II) ye göre daha yüksek olduğunu göstermiştir. Sepiyolitle zeolit adsorbent olarak kıyaslandığında ise, her iki metal iyonu için de sepiyolitle adsorpsiyon değerleri zeolit değerlerinden daha yüksek bulunmuştur. 
Tek bileşenli adsorpsiyon çalışmalarının ikinci aşamasında farklı sıcaklıklarda deneyler yapılmıştır. Ortam sıcaklığının 35oC'ye kadar artırılmasıyla iki metal iyonunun da adsorpsiyon hızlarının ve adsorplanan miktarlarının arttığı, benzer şekilde bakır (II) sonuçlarının nikel (II)'den, sepiyolit sonuçlarının ise zeolitten daha yüksek olduğu bulunmuştur. Farklı sıcaklıklarda zeolit ve sepiyolitle yapılan deneyler bakır (II) ve nikel (II) adsorpsiyonunun endotermik olduğunu göstermiştir. Hesaplanan serbest Gibbs enerjisi (G) değerlerine bakıldığında ise, özellikle düşük metal iyonu derişimlerinde adsorpsiyonun kendiliğinden gerçekleştiği sonucuna varılmıştır.
Tez çalışmasının son kısmında ise tek bileşenli deneylerde bulunan optimum pH değerinde, bakır (II) ve nikel (II) iyonlarının farklı derişimlerdeki karışımlarının (50-500 mg/L) zeolit ve sepiyolitle adsorpsiyonu iki metal iyonundan birisinin başlangıç derişimi sabit tutulup, diğerinin derişimi değiştirilerek incelenmiştir. İkili adsorpsiyon sonuçları hem zeolitin hemde sepiyolitin bakır (II)'yi nikel (II)'ye göre daha fazla adsorpladığını, sepiyolit değerlerinin de zeolite göre daha yüksek olduğunu göstermiştir. İkili adsorpsiyon çalışmaları tekli sonuçlarla kıyaslandığında ise ikili durumda bakır (II) ve nikel (II) adsorpsiyon hızlarının ve adsorplanan miktarlarının tekli duruma göre azaldığı, ancak ikili durumda iki iyonun toplam adsorplanan miktarlarının tekli duruma göre daha yüksek olduğu bulunmuştur.

Abstract:
In this thesis study, adsorption of the single and binary mixtures of Cu (II) and Ni (II) ions existing in undesirable concentrations in industrial wastewaters has been investigated in media containing zeolite and sepiolite.
In the first stage of the study, the single adsorption experiments were conducted. The maximum adsorption pH of Cu (II) and Ni (II) was determined as 5.0 and the experiments were carried out at this pH value. It was investigated that the adsorption rate and adsorbed amount of metal ions increasing with increasing of initial metal ion concentration  up to 1000 mg/L in 1 g/L adsorbent containing mediums. The results of the two metal ion of both zeolite and sepiolite, as comparing with the adsorption rate and the absorbed amount of  metal ions, adsorption values of Cu (II) higher than Ni (II) with both zeolite and sepiolite. If zeolite and sepiolite compared as adsorbent, adsorption values of sepiolite was found higher than zeolite.
In the second stage of the single adsorption study, the experiments were carried out at different temperatures. The adsorption rate and adsorbed amount of the two metal ions  increased until increasing temperatures up to 35 0C. In a similar way, it was found that the results for copper were higher than nickel and also the results of sepiolite were higher than zeolite. Adsorption of Cu (II) and Ni (II) with zeolite and sepiolite at different temperatures was found to be endothermic. In terms of the values of Gibbs free energy (?G), especially low metal ion cencentrations, it was concluded that the adsorption process occurs spontaneously.
In the last part of the thesis, adsorption of different concentrations of Cu (II) and Ni (II) mixure (50-500 mg/L) with zeolite and sepiolite were examined by holding constant the initial concentration of one of metal ion by changing the other ion concentration. Results of binary adsorption showed that adsorption of Cu (II) with both zeolite and sepiolite was higher than adsorption of Ni (II) and adsorption with sepiolite was higher than zeolite. Binary adsorption results if compared single results, it was found that the adsorption rates and adsorbed amount of Cu (II) and Ni (II) in binary case decreased according to single case but the total absorbed amount of two ions in binary case was higher than single case.