Atıksulardaki ağır metalin biyolojik atık çamura biyosorpsiyonu
Adsorption of heavy metals in wastewater onto waste biological sludge
Yazar: UĞUR SAVAŞ TOPÇU
Danışman: PROF. DR. ŞÜKRÜ ASLAN
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Yüksek derişimdeki ağır metaller, toprak ekolojisini, tarımsal ürün kalitesini, yeraltı ve yüzeysel su kalitesini bozabilmektedir. Arıtılmış ve ham atıksu içeriğindeki ağır metaller alıcı su kütlesinde önemli sorunlara neden olmaktadır. Ağır metaller biyolojik parçalanamayan, çevrede birikme eğilimi ve tüketicilere taşınımı ile çeşitli sağlık sorunlarına neden olmaktadır.
Su ortamında ciddi sorunlar oluşturması nedeniyle ağır metallerin atıksulardan giderilmesi gerekmektedir. Düşük derişimde ağır metal içeren atıksuların arıtımında, kimyasal çökeltim, iyon değişimi, membran ayırma süreçleri gibi klasik su arıtım yöntemlerinin, çevresel açıdan bazı kısıtlamaları sözkonusudur. Adsorpsiyon, iz miktarda ağır metal içeren su arıtımında en yaygın uygulanan yöntemlerden birisidir. 
Aktif karbon adsorpsiyonu, su ve atıksu arıtımında en yaygın uygulanan ağır metal giderim yöntemidir. Yüksek maliyeti nedeniyle aktif karbon yerine, doğal organik maddelerin adsorpsiyonda kullanımı son yıllarda çalışılmaktadır. Biyolojik atık maddelerin ve biyokütlenin alternatif sorbent olarak uygulanabilirliği araştırılmaktadır.
Bu tez kapsamında, atıksulardaki Cu(II) ve Ni(II) iyonlarının toz nitrifikasyon biyokütlesine biyosorpsiyonu araştırılmıştır.
Deneysel sonuçlar, adsorpsiyon kapasitesinin (qe) sıcaklık yükselmesiyle önemli derecede artarken ve aynı zamanda biyokütleden KOI ve bb NH4-N salınımınının da arttığını göstermektedir. Sonuçlar adsorpsiyonun endotermik olduğunu göstermektedir. Cu(II) ve Ni(II)'in biyokütleye alımı, çözeltinin başlangıç pH seviyesine bağlı olduğunu göstermektedir. Cu(II) ve Ni(II) metallerinin en düşük giderme verimleri sırasıyla, % 4,7 ve % 35 olarak pH 2,0 ve 3,0' te gerçekleşmiştir. En yüksek korelasyon katsayısı, diğer modeller ile karşılaştırıldığında Langmuir modelinde elde edilmiştir. Langmuir modeli Cu(II) ve Ni(II) iyonlarının biyokütleye adsorpsiyonun tek tabakada olduğunu göstermektedir.   
Başlangıç ağır metal derişimi ve farklı dozlar için yalancı ikinci derecede modelde en yüksek korelasyon katsayısı elde edilmiştir. Ayrıca hesaplanan qe değeri ile deneysel sonuçlarda elde edilen qe seviyesi oldukça yakın olarak belirlenmiştir.
ΔG˚değeri sıcaklık arttıkça azalmaktadır. Bu durum adsorpsiyon sürecinin Gibbs enerjisinin artışına neden olmaktadır. Negatif ΔG˚değerinin anlamı Cu(II) ve Ni(II) biyokütleye sorpsiyonunun uygulanabilir olduğunu göstermektedir.

Abstract:
High concentrations of heavy metals may deteriorate the soil ecology, agricultural production or quality, groundwater and surface water quality. Heavy metals in the treated and raw wastewater cause significant problem in the receiving water body. Heavy metals are non-biodegradable, tend to accumulate in the environment and transfer to consumers, leading to various health problems.
Heavy metals should be removed from the effluent wastewater, because it causes serious problem in the water environment. Traditional water treatment methods such as chemical precipitation, ion exchange, membrane separation processes have some limitations for the removal of heavy metals at low concentrations. Adsorption is one of the most widely applied methods for water treatment which contains trace concentrations of heavy metals. 
The activated carbon adsorption has been widely used for heavy metal removal.from wastewater and waters. Due to high cost of the activated carbon, the application of natural organic materials has been much attention in last decades. Uses of alternative sorbents such as biological waste materials and biomass have been investigated for adsorption.
In this thesis, Cu (II) and Ni (II) ions removal in wastewater by using powdered nitrifying biomass biosorption were investigated.
Experimental results indicated that the value of adsorption capacity (qe) significantly increases with increasing the temperature and also increase the release of COD and NH4-N from the biomass. Results demostrated that the adsorption was endothermic in nature.Cu(II) and Ni(II) uptake by biomass was a function of the initial solution pH. The lowest sorption efficiencies of 4.7% and 35% were determined at the pH values of 2.0 and 3.0 for Cu(II) and Ni(II), respectively
The highest correlation coefficients were obtained using the Langmuir model than the other models. The Model is suggesting that the Cu(II) and Ni(II) ions were adsorbed onto the biomass in a monolayer. 
Experimental results indicated that the pseudo-second-order model provided the best correlation coefficient at various dosage and initial concentrations of Cu(II) and Ni(II).  In addition, the calculated qe values obtained from the pseudo-second-order were very close to the experimental (qexp) values. 
The value of ΔG˚ was decreasing with increasing temperature. It indicates that the adsorption process leads to an increase in Gibbs energy. The negative ΔG˚ value means the Ni(II) and Cu(II) sorption onto the biomass is feasib