Toprak şartlandırılmasında kullanılan komposttan katı-sıvı ekstraksiyonu ile ağır metallerin giderilmesi
Removal of heavy metals from the compost used as soil conditioner by solid-liquid extraction
Yazar: EMİNE ELMASLAR ÖZBAŞ
Danışman: DOÇ. DR. NİLGÜN BALKAYA
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Ağır metal giderimi = Heavy metal removal ; Kompost = Compost ; Özütleme = Extraction

Özet:
Bu çalışmada ekstraksiyon yöntemi ile komposttan ağır metal giderimi amaçlanmıştır. Deneysel çalışmalar kapsamında, önce kompost numunelerinin karakterizasyonu yapılmış ve bu kapsamda ağır metal miktarları, ağır metal bileşiklerinin türleri belirlenmiştir. Kompost numuneleri içerisindeki ağır metal miktarları Türkiye'deki ve çeşitli ülkelerdeki yasal sınırlamalar ile karşılaştırılmış ve giderilmesi gereken ağır metal miktarları belirlenmiştir.Katı-sıvı ekstraksiyonu yöntemi ile çeşitli kelatlayıcılar kullanılarak (Na2EDTA, Na2EDTA ve Na2S2O5 karışımı ve melas hidrolizatı) deneyler yapılmış ve giderim verimleri belirlenmeye çalışılmıştır. EDTA'nın di sodyum tuzu (Na2EDTA) ve ekstraksiyona yardımcı madde olarak indirgeme özelliği olan sodyum metabisülfit (Na2S2O5) çözeltileri ve melas hidrolizatı ile gerçekleştirilen kesikli deneylerde kompost içindeki ağır metallerin giderilmesinde optimum temas süresi, çözelti konsantrasyonları ve katı:sıvı oranı belirlenmiştir. Kesikli çalışmalardan sonra kolon çalışmaları (sürekli sistem deneyleri) gerçekleştirilmiştir. Ayrıca katı-sıvı ekstraksiyonu sonrasında bitkiye uygunluk deneyleri yapılarak kompost numunelerinin bitki yetiştirme özelliğinin belirlenmesine çalışılmış ve elde edilen deneysel veriler bitkiye uygunluk açısından değerlendirilmiştir.Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde, komposttan Cu, Ni, Zn, Pb ve Cd'un gideriminde 0.05 M Na2EDTA çözeltisinin ve 0.01 M Na2EDTA ve 0.1 M Na2S2O5 çözeltisinin kullanımının, Ni giderimi açısından hedeflenen giderim verimlerini sağlamadıkları, ancak diğer metallerin gideriminde 0.05 M Na2EDTA çözeltisi kullanıldığında Cu, Zn, Pb ve Cd için sırasıyla %99, %99, %98, %98, 0.01 M Na2EDTA ve 0.1 M Na2S2O5 çözeltisi kullanıldığında Cu, Zn, Pb ve Cd için sırasıyla %72, %77, %47 ve %86 oranlarında giderim verimleri elde edildiği belirlenmiştir. Melas hidrolizatı ile yapılan deneylerde ise, çalışmada incelenen bütün ağır metallerin ekstraksiyon ile giderilmesinde melas hidrolizatının kullanılmasının uygun olduğu ve kompostta bulunan tüm metallerin standartlarda belirtilen değerlere getirilebildiği belirlenmiştir. Melas hidrolizatı kullanıldığında Cu için maksimum %91, Ni için maksimum %93, Zn için maksimum %100, Pb için maksimum %62, Cd için maksimum %100 giderim verimlerinin elde edildiği görülmüştür.

Abstract:
This study is carried out to remove heavy metals from compost by extraction method. In the scope of the experimental studies; first of all, compost samples have been characterized to determine the amount of heavy metals and the types of heavy metal compounds. A comparison has been made between the heavy metal amounts of the compost samples and legal restrictions in Turkey and some other countries. Thus, heavy metal amounts which have to be removed have been calculated.To determine the removal efficiencies, experiments have been carried out by solid liquid extraction method by using different chelating agents (Na2EDTA, Na2EDTA and Na2S2O5 mixture and molasses hydrolysate). In the batch experiments carried out by EDTA disodium salt (Na2EDTA), sodium metabisulfite solutions (Na2S2O5) (which are used to facilitate extraction as they have reduction capacity) and molasses hydrolysate, the maximum contact time, the solution concentrations, and the solid/liquid ratio needed for the removal of heavy metals in the compost samples were determined. Following batch experiments, column studies (continuous system experiments) have been carried out. In addition, after the solid-liquid extraction experiments, the experiments of compliance with the plant (phytotoxicity experiments) have been conducted to determine the plant growing characteristic of the compost samples.When the results obtained from experimental studies were evaluated, it was determined that the target heavy metal removal efficiencies were achieved for Cu, Zn, Pb and Cd except for Ni using 0.05 M Na2EDTA solution, and 0.01 M Na2EDTA-0.1 M Na2S2O5 solution. Heavy metal removal efficiency values achieved using 0.05 M Na2EDTA and 0.01 M Na2EDTA-0.1 M Na2S2O5 were 99% and 72% for Cu, 99% and 77% for Zn, 98% and 47% for Pb and 98% and 86% for Cd, respectively. The results indicate that it would be appropriate to use molasses hydrolysate for the removal of Cu, Ni, Zn, Pb and Cd present in compost, and these heavy metals? concantrations in compost were reduced to limit values at compost standards. It was seen that the maximum heavy metal removal efficiencies of 91 % for Cu, 93 % for Ni, 100 % for Zn, 62 % for Pb, and 100 % for Cd were obtained by using molasses hydrolysate.