Farklı endüstriyel atıklardan sentezlenen hidroksiapatitin adsorban olarak kullanılmasıyla atık sulardan ağır metal geri kazanımı
Heavy metal recovery from waste waters using hydroxyapatite which syhnthesized from different industrial wastes as an adsorbent
Yazar: SILA KIZILTAŞ DEMİR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NURCAN TUĞRUL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Endüstriyel atıkların bertarafı ve yeniden kullanımı her geçen gün önemi artan bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır. Endüstriyelleşme arttıkça, atık miktarı ve çeşidi de artmaktadır ve bu atıklar çevre ve canlı sağlığına zarar vermektedir. Bu nedenle endüstriyel katı ve sıvı atıkların yönetimi giderek önem kazanmaktadır.  
Farklı endüstrilerde oluşan ve çevreye salınan atık sular özellikle içerdikleri ağır metal iyonları nedeniyle büyük tehlike arz etmektedir. Toprak veriminin azalmasından, insanda kansere kadar pek çok olumsuz sonuca yol açan ağır metallerin atık sulardan uzaklaştırılması, bu nedenle oldukça önem taşıyan bir konudur. 
Termik santraller, enerji ihtiyacının hızla arttığı dünyamızda ve ülkemizde bu ihtiyacı karşılamanın en yaygın çözümü olarak sunulmaktadır. Bu sebeple termik santral atıkları da sürekli artmaktadır. Bu atıkların en zararlılarından biri termik santralde enerji üretiminin ilk basamağını oluşturan yakma prosesinden kaynaklanan baca gazlarıdır. Bu baca gazları, baca gazı desülfürizasyon ünitelerinde tutulmakta, kireç taşı ile çöktürülerek baca gazı desülfürizasyon ünitesi atığı (BGD) oluşturulmaktadır. Doğrudan atık sahasına gönderilen ya da kontrolsüz depolamaya bırakılan bu atığın değerlendirilmesi hem çevreye olan etkilerinin azaltılması, hem de içerdiği yüksek oranda kalsiyumun değerlendirilmesi açısından önem arz etmektedir. 
Hidroksiapatit daha çok biyo uyumluluğuyla bilinen, biyo medikal uygulamalarda tercih edilen bir materyaldir. Ancak taşıdığı fiziksel ve kimyasal özellikleri sayesinde (yüzey şarjı, gözeneklilik vb.) aynı zamanda iyi bir adsorban olarak da kullanılabilmektedir. 
Adsorpsiyon, bir yüzey işlemi olup, atık sulardan istenmeyen safsızlıkların arıtılmasında sıklıkla tercih edilen bir metottur. Ekonomik, hızlı ve pratik oluşu gibi etmenler adsorpsiyonun bu alanda kullanımını arttırmaktadır. 
Bu çalışmada öncelikle iki farklı termik santralden (Çayırhan ve Orhaneli Termik Santralleri) elde edilen BGD atıkları kullanılarak farklı sıcaklık, mol oranı ve süre koşullarında HAP partikülleri sentezlenmiş; optimum koşulların bulunmasının ardından üretilen HAP partiküllerinin adsorpsiyon ile atık sulardan Zn ve Cd ağır metalini giderim etkinlikleri farklı adsorpsiyon parametreleri için (adsorban, miktarı, ağır metal konsantrasyonu, süre) belirlenmiş ve uygun kinetik model önerilmiştir.  
Sonuç olarak, Çayırhan ve Orhaneli Termik Santrali Baca Gazı Arıtım Ünite'lerinden elde edilen atık ile HAP sentezi gerçekleştirilmiştir. Süre ve sıcaklığın sentez verimi üstünde belirgin bir etkisinin olmadığı görülmüştür. Adsorpsiyon denemelerinde ise her iki kaynaktan sentezlenen HAP partiküllerinin hem Zn hem Cd ağır metallerinin geri kazanma verimleri % 95 - % 100 arasında değişmiştir. Temas süresi ve adsorban miktarındaki artışın, genellikle adsorpsiyonu arttırıcı etkisinin olduğu görülmüştür. Her iki atıktan sentezlenen HAP partiküllerinin adsorpsiyon denklemleri ikinci mertebe olup; izotermleri Langmuir ve Freundlich izotermlerine uygunluk göstermiştir.

Abstract:
Remove and reuse of industrial wastes is an important issue which gains importance day by day. Amount and type of wastes are increasing with the rise on industrialization and all these wastes damage environment and living health. Because of this reason; management of industrial solid and liquid wastes comes in to prominence, recently. 
Waste water which comes from different industries and discharges to clean water sources, directly, pose a danger because of including heavy metals. The waste water causes a lot of problem from decreasing soil productivity to fatal diseases. For these reasons; treatment of industrial waste water is in a critical issue.  
Coal-power plants are common solutions to solve energy problem in our world which needs much more energy, each passing day. As a result of that, wastes of coal power plants increase in landfills. One of the most hazardous wastes of coal power plants is flue gas. Flue gas is constituted from combustion reaction of fuel in coal- power plant. This fuel gases, generally, are absorbed in flue gas desulfurization units (FGD) and precipitated with limestone. FGD waste comes out as a result of this reaction. Evaluation of this waste which is sending storage area or rapid stored has significant importance because of not only decreasing detrimental effects but also evaluation of high amount of calcium in the waste. 
Hydroxyapatite is a biocompatible material and generally it is used in biomedical applications. However, it can be used as an adsorbent under favour of it's physical and chemical properties such as high porosity, surface charge etc. 
Adsorption is a surface process. It can be used for treatment of waste waters from undesirable impurities. Being economical option, fat and practical are the most particular properties of adsorption process. 
In this study;  firstly, HAP particles were synthesized from waste FGD's which obtained from two different coal power plants (Çayırhan and Orhaneli Coal- Power Plant) in different molar ratio, temperature and reaction time conditions. After determined optimum conditions for HAP production; the yield of Zn and Cd heavy metal from waste water using produced HAP particles was investigated for different experimental parameters (amount of adsorbent, concentration of heavy metal, reaction time). 
Consequently, HAP production was realised with both waste FGD's. It was seen that, there is no significant effect of time and temperature on synthesis yield. Adsorption yields of Zn and Cd ions from waste water is calculated between 95-100 % for both two different HAP which synthesized two different waste. Increasing of reaction time and the amount of adsorbent has positive effect on adsorption, generally.  Adsorption equations are suitable with second order mechanism and both Langmuir and Freundlich isotherms