Demir oksitler ile içme sularından arsenik giderimi
Arsenic removal from drinking water by iron oxide
Yazar: MEHMET EFE ÇAKIROĞLU
Danışman: PROF. DR. SERVET TİMUR
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Metalurjisi ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Adsorbentler = Adsorbents ; Adsorpsiyon = Adsorption ; Arsenat = Arsenate ; Arsenik = Arsenic ; Demir oksit = Iron oxide ; Hematit = Hematite ; Sodyum silikat = Sodium silicate ; Su arıtma = Water treatment

Özet:
Toksik bir element olan arseniğin, doğal veya antropojenik kaynaklar ile içme sularında yarattığı kirlilik insan sağlığını ciddi bir şekilde tehdit etmektedir ve bu nedenle Dünya Sağlık Örgütü sularda bulanabilecek arseniğin en yüksek konsantrasyon değerini 50 mikrogram/L den 10 mikrogram/L ye düşürmüştür ve birçok kuruluş da arsenik ile kirlenmiş sulardaki arsenik konsantrasyonunu bu değerin altına düşürmek için maliyetine göre verimi yüksek ve kullanılabilir bertaraf yöntemleri geliştirmektedir.Bu çalışmada, arseniğin sularda yaygın olarak bulunabilecek arsenit [As (III)] ve arsenat [As (V)] formlarının yüksek verimli adsorpsiyon yöntemleri ile bertaraf edilmesi amaçlanmıştır. Adsorban olarak üretimi gerçekleştirilen silikat katkısız akagenit ( ? - FeOOH), FeCl3 çözeltisinden başlanarak 1 M NaOH çözeltisi eklenerek çöktürülmüştür. Silikat katkılı olanlar ise, 1 M lık FeCl3 çözeltisinden, sodyum silikat (Na2O.3SiO2 + H2O) ile 1 M lık NaOH çözeltisinin 1/5 oranında karışımı ile çöktürme sonucu üretilmiştir. Akagenit haricinde satın alınan hematit tozları da peletlenerek deneyler sırasında kullanılmıştır. Adsorbanlar hem pelet hem de toz formunda kullanılarak, yüzey alanının verime olan etkisi incelenmiştir. Deneylerde iki tip sistem kullanılmıştır. Kolon sisteminde dört döngü sonucunda kalan arsenik konsantrasyonları belirlenmiş, sabit yatak sisteminde yapılan deneyler sonucunda ise 24 saat ve 48 saat sonundaki bertaraf verimleri incelenmiştir.Çöktürme işlemi sırasında eklenen silikat miktarının üretilen adsorbanın sertliğine etkisi ile bertaraf deneyleri sırasında kullanılan adsorbanın türü ve adsorbanın fiziksel yapısının bertaraf verimine etkileri incelenmiştir. Elde edilen deneysel verilere göre, adsorbanların toz formunda kullanılması, pelet şeklinde kullanımlarına göre daha başarılı sonuçlar vermiştir. Silikat katkısız akagenit kullanımının % 100 e yakın verim sağladığı, hematitin ise arsenik giderimi için uygun olmadığı tespit edilmiştir.

Abstract:
Arsenic contamination that occurs in drinking water by natural or anthropogenic sources seriously threats the human health. Therefore World Health Organization (WHO) reduced the maximum arsenic concentration in drinking water from 50 mikrogram/L to 10 mikrogram/L and related foundations are developing cost effective and utilizable new arsenic removal technologies to reduce the arsenic concentration to defined value in contaminated waters.The main aim of this study is to remove the inorganic forms of arsenic (arsenite [AsIII] and arsenate [AsV]) by adsorption method. During the experiments, akaganeite ( ? - FeOOH), silica containing akaganeite and hematite are used as adsorbents. Akaganeite is synthesized from FeCl3 solution by precipitation with 1 M NaOH. Silica containing akaganeite is produced from FeCl3 solution by precipitation with the mixture which contains sodium silicate (Na2O.3SiO2 + H2O) and 1 M NaOH in a ratio of 1/5. The efficiency of the surface area of the adsorbents during the experiments is observed by using the powder and pellet forms. Experiments are carried out by column and batch systems. The arsenic concentration has been calculated after 4 cycles of column systems and removal efficiencies has been calculated after 24 and 48 hours of batch systems experiments.During the precipitation procedure, the effect of the content of silica on the hardness of the adsorbent and in removal experiments, the effect of the adsorbent species and physical forms on the efficiency is examined. According to the experimental results, powder formed adsorbents achieved higher removal efficiencies than the pellet formed adsorbents. The most important result of this study is, silicate free akaganeite showed approximately 100 % removal efficiency. On the other hand, hematite as an adsorbent doesn?t show any difference on the removal of arsenic.