Değişik katyon formundaki klinoptilolit tipi zeolitler kullanılarak sulu ortamdan çinko ve bakır giderilmesi
Removal of copper and zinc from aqueous solutions using different cationic forms of clinoptilolite type zeolites
Yazar: EDA ÇETİN
Danışman: PROF. DR. MÜJGAN ÇULFAZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Bölümü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Bakır = Copper ; Klinoptilolit = Clinoptilolite ; Çinko = Zinc ; İyon değişimi = Ion exchange

Özet:
Bu çalışmanın amacı; atık sulardaki bakır ve çinko katyonlarının klinoptilolit tipi zeolitler kullanılarak iyon değişim yöntemi ile giderilmesidir.Çalışmanın ilk basamağında orijinal klinoptilolitin kimyasal analizi yapılmış ve X-ışını kırınım deseni çıkarılmıştır. Daha sonra klinoptilolit sodyum iyonu kullanılarak tek iyon formuna çevrilmiştir. Bu işlem sonucunda klinoptilolitin yapısındaki yer değiştirebilir katyonlar içerisindeki sodyum iyonu eşdeğer gram sayılarının dağılımı %11,7' den %58,9' a çıkarılmıştır.Devam eden çalışmalarda ise bakır ve çinko iyonları için iyon değişim denge deneyleri yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda, sıcaklık 250C ve toplam çözelti derişimi ise 0,1 N olarak alınmıştır. Deneyler sonucunda klinoptilolitin bakır iyonuna karşı olan seçiciliğinin klinoptilolitin çinko iyonuna karşı olan seçiciliğinden daha fazla olduğu belirlenmiştir. Hesaplamalar sonucunda sodyum-bakır ve sodyum-çinko sistemleri için termodinamik denge sabiti (Ka) sırasıyla; 0,52 ve 0,38; serbest enerji değişimi (?G0 kj/eş. g sa.) sırasıyla; 0,82 ve 1,20 kj/eş. g sa. olarak elde edilmiştir.Son aşamadaki çalışmalarda ise orijinal klinoptilolit bakır ve çinko iyonları kullanılarak tek iyon formuna çevrilmiştir. Bu işlem sonucunda klinoptilolitin yapısındaki yer değiştirebilir katyonlar içindeki bakır iyonu eşdeğer gram sayısı dağılımı %38,8 ve çinko iyonu eşdeğer gram sayısı dağılımı %31,1 olarak bulunmuştur. Devamında çinko ve bakır formlarındaki klinoptilolitler için iyon değişim denge deneyi çalışmaları yapılmıştır. Deneyler sonucunda elde edilen iyon değişim noktaları incelendiğinde, bakır-sodyum sistemi için 1 g klinoptilolit/5 mL çözelti ve 1 g klinoptilolit/10 mL çözelti noktaları dışında diğer noktaların sodyum-bakır sistemi ile uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Çinko-sodyum sisteminde ise noktaların sodyum-çinko sistemi ile uyumlu olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
The purpose of this study is, removal of copper and zinc ions from waste water using clinoptilolite type of zeolites.In the first step of study, the chemical composition and X-ray diffraction pattern of the pure clinoptilolite was determined. Then, the clinoptilolite was converted into homoionic form by using sodium ion. As a result of this process, the distribution of sodium ion gram equivalent numbers in interchangeable cations in clinoptilolite structure increased from %11,7 to %58,9.During the following studies, ion exchange equilibrium experiments of copper and zinc ions were studied. In these experimental studies, temperature value was 250C and the total solution concentration value was 0,1N. As a result of experiments it was determined that the selectivity of clinoptilolite to the copper ion is more than selectivity of clinoptilolite to the zinc ion. After the calculations it was achieved that the thermodynamic equilibrium constant, for sodium-copper and sodium-zinc systems, Ka, was respectively 0,52 and 0,38; the standart free energy of exchange was respectively, ?G0 (kj/eqv.) 0,82 and 1,20 kj/eqv.In the final studies, original clinoptilolite was converted into homoionic form by using copper and zinc ions. As a result of this operation the distribution of copper ion equivalent gram numbers in interchangeable cations in clinoptilolite structure was found as %38,8 and the distribution of zinc ion equivalent gram numbers in the exchangeable cations was found as %31,1. Then the ion exchange equilibrium experiment studies for the clinoptilolites in copper and zinc form were performed. In the ion exchange points, that obtained after the experiments, for copper-sodium system, with an exception of 1 g clinoptilolite/5 mL solution and 1 g clinoptilolite/10 mL solution points, all the other experimental points with the sodium-copper systems were observed to be harmonic. And for the zinc-sodium system all points with the sodium-zinc systems were observed to be harmonic.