Bazı bioadsorbanların sulu çözeltiden Cr(VI) adsorpsiyonunda kullanımının araştırılması
Investigation of the uses of some bio adsorbans in Cr(VI) removal from water solution
Yazar: NUSRET ÇALIŞKAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜDAVERDİ ARSLAN
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Ağır metaller, çevresel açıdan sucul ekosistem için en büyük tehditlerin başında gelmektedir. Çeşitli endüstrilerde kullanıldıktan sonra bu endüstrilerin ağır metal içeren sucul ekosistemlere ulaşması sonucunda çevre kirliliğine neden olmaktadır. Bu tez çalışmasında farklı gıda üretim tesislerinden atık olarak üretim sistemlerinden ayrılan Şeftali çekirdeği, Antepfıstığı kabuğu ve Zeytin çekirdeğinin biyoadsorban olarak kullanımı ile sulu çözeltiden Cr(VI)' nın adsorpsiyonunda kullanılabilirliği araştırılmıştır. Gıda üretim tesislerinden atık olarak uzaklaştırılan bu materyaller piyasada farklı sektörlerde yakıt olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada düşük ekonomik değere sahip olan bu materyallerin biyoadsorban olarak kullanım olanakları araştırılarak ekonomik değerlerini arttırmak amaçlanmıştır.  Diğer taraftan sucul ekosistemlerde kirletici tehdit olan ağır metallerin bu materyaller ile giderimi ile hem sucul ortamın hem de insan sağlığının koruması ve dolayısıyla çevresel kirliliğinin önlenmesine katkıda bulunmak amaçlanmaktadır. Çalışmada senetik olarak hazırlan Cr(VI) içerikli atıksu kullanılmıştır. Adsorban olarak kullanılan bu materyaller etüvde 105 0C'de 24 saat kurutulduktan sonra öğütülmüş ve 35 mesh elek boyutundaki materyaller deneylerde kullanılmıştır. Ağır metal derişimi ve adsorbanın değişen özelliklerinin belirlenmesinde, Atomik Adsorpsiyon Spektrofotometresi (AAS), Fourier Dönüşümü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR), Brunauer-Emmett-Teller İzoterm Modeli (BET) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Adsorbsiyon için hazırlanan biyoadsorbanlar 4 ppm Cr(VI) içeren atık su içerisinde 24 saat boyunca 150 rpm' de yapılan çalışmada Antep fıstığı kabuğu ve Şeftali çekirdeğinde sırasıyla %16'lık ve %36'lık giderim verimlerine ulaşılmıştır. Zeytin çekirdeğinde ise Cr kalıntısına rastlandığı için çalışmanın sonraki aşamalında kullanılmamıştır. Ham olarak yapılan ön denemelerde elde edilen düşük oranlardaki giderim verimi Antep fıstığı kabuğu ve Şeftali çekirdeğine aktivasyon işlemlerini uygulaya yöneltmiştir. Yapılan aktivasyon işlemlerinden sonra yapılan adsorpsiyon işlemlerinden şeftali çekirdeği (ŞÇ) ve antep fıstığı kabuğu (AFK) ile sırasıyla %93 ve %69 verimlere ulaşılmıştır. Ulaşılan sonuçlar en yüksek verimin Şeftali çekirdeğinin ile olduğu görülmüştür. Adsorbentlerde FT-IR sonuçları kimyasal adsorpsiyonun olduğu şeklinde değerlendirilebileceği sonucuna ulaşılmıştır. BET sonuçları materyalin yüzey alanının adsorpsiyon işleminden sonra azaldığını, SEM sonuçları ise adsorban yüzeyinin heterojen olduğu şeklinde değerlendirilmiştir. Çalışmada pH 2, 0,5 g adsorbant miktarı ve 5 saat alıkonma zamanında optimum koşullarda maksimum verimlere ulaşılmıştır. Optimum koşullarda 0,5 g ŞÇ ile birim adsorban için 0,738 mg/g giderim kapasitesi elde edildiği görülmüştür. Adsorbsiyon izoterm modellerinden langmuir izoterm modeline uygun olduğu görülmüştür. Reaksiyonun kinetik değerlendirmesinde Pseudo ikinci dereceden hız kinetiğine uygun olduğu değerlendirilmiştir. Tüm sonuçlar özellikle aktivasyon işlemi sonucunda ŞÇ'nin Cr(VI) gideriminde kullanılabilirliğini ortaya koymuştur.

Abstract:
Heavy metals are the biggest threats to the aquatic ecosystem in terms of environment. After being used in various industries, these industries cause environmental pollution as a result of reaching heavy metal containing aquatic ecosystems. In this thesis, the use of Peach kernel, Pistachio shell and Olive kernel, which are separated from production systems as waste from different food production facilities, as bioadsorbents and their use in adsorption of Cr (VI) from aqueous solution. These materials, which are removed from the food production facilities as waste, are used as fuel in different sectors in the market. In this study, it is aimed to increase the economic value of these materials, which have low economic value, by investigating the possibilities of using them as bioadsorbents. On the other hand, it is aimed to contribute to the protection of both the aquatic environment and human health and thus the prevention of environmental pollution by removing heavy metals, which are contaminating threats in aquatic ecosystems, with these materials. In the study, a wastewater with Cr (VI) content, which is prepared synthetically, was used. These materials used as adsorbent were dried in the oven at 105 0C for 24 hours and then milled and 35 mesh sieve materials were used in the experiments. Atomic Adsorption Spectrophotometer (AAS), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Brunauer-Emmett-Teller Isotherm Model (BET) and Scanning Electron Microscope (SEM) were used to determine the heavy metal concentration and the changing properties of the adsorbent. Bioadsorbents prepared for adsorption were carried out in wastewater containing 4 ppm Cr (VI) for 24 hours at 150 rpm for 24 hours in the pistachio shell and peach kernel, respectively, and 16% and 36% removal efficiencies were achieved. It was not used in the next stage of the study since Cr residue was found in the olive kernel. The low rates of removal efficiency obtained in preliminary trials have led to the activation of the pistachio shell and peach kernel. From the adsorption processes after the activation processes, peach kernel (CH) and pistachios shell (AFK) yielded 93% and 69% yields, respectively. The results were found to be the highest yield with peach kernel. It was concluded that FT-IR results in adsorbents can be evaluated as chemical adsorption. The BET results were evaluated as the surface area of the material decreased after the adsorption process, and the SEM results were evaluated as the surface of the adsorbent was heterogeneous. In the study, pH 2, 0.5 g adsorbent amount and 5 hours retention time have reached maximum efficiencies under optimum conditions. It has been observed that, under optimum conditions, removal capacity of 0.738 mg / g is obtained for unit adsorbent with 0.5 g of WL. It was found that it is suitable for langmuir isotherm model, which is one of the adsorption isotherm models. In the kinetic evaluation of the reaction, Pseudo was evaluated to be suitable for second-order velocity kinetics. All the results showed usability of WF in Cr (VI) removal especially as a result of activation process.