Cr(VI) iyonlarının atık sulardan sodyum aljinat esaslı polimerler vasıtasıyla uzaklaştırılması
Removal of Cr(VI) ions from wastewater by sodium alginate-based polymers
Yazar: FAHISSA OSMAN ABDI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEHRA ÖZBAŞ
Çankırı Karatekin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Aşı kopolimerleri = Graft copolymers ; Sodyum aljinat = Sodyum alginate

Özet:
Metal kaplama, çelik imalatı, boya ve pigment üretimi, ahşap işleme ve deri tabaklama gibi endüstrilerden gelen proses atıkları, deşarj limitlerini aşan konsantrasyonlarda ağır metaller içermektedir. Bu ağır metallerin kolayca uzaklaştırılabilmesi için kullanılan adsorpsiyon yöntemi, basit çalışması, ağır metal iyonlarının geri kazanılabilirliği, adsorbanların geri dönüştürülebilirliği ve özellikle düşük konsantrasyonlu ağır metaller içeren atık suların arıtılmasındaki etkinliği nedeniyle son yıllarda odak noktası haline gelmiştir. Mevcut çalışmada, çapraz bağlı sodyum aljinat tanecikleri (CRSA), glisidil metakrilat (GMA) ile aşılandıktan sonra etilendiamin (EDA) varlığında modifiye edilmiş ve elde edilen ürünün Cr(VI) adsorpsiyonundaki etkinliği incelenmiştir.  
Çalışmada, öncelikle yüksek aşı etkinliği için aşılama reaksiyonu parametrelerinin farklandırılması sonucu % 42 aşı etkinliğine sahip olan CRSA-aşı-PGMA kopolimeri EDA varlığında modifiye edilerek elde edilen ürünlerin FTIR ve SEM analizleri ile karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen ürünle gerçekleştirilen adsorpsiyon çalışmalarında, düşük pH'ta gerçekleştirilen denemelerde daha yüksek adsorpsiyon kapasitesi elde edilmiştir. Başlatıcı konsantrasyonu 100 ppm, adsorban miktarı 20 mg, pH 2, temas süresi 8 saat ve reaksiyon sıcaklığı 25°C'de adsorpsiyon kapasitesi 238,45 mg/g bulunmuştur. Kinetik adsorpsiyon sabitlerini belirlemek için yalancı birinci dereceden ve yalancı ikinci dereceden kinetik modeller kullanılmış ve yalancı ikinci dereceden modelin daha uyumlu olduğu görülmüştür. Farklı sıcaklıklarda gerçekleştirilen denemelerde, adsorpsiyon dengesine ait deneysel veriler Langmuir ve Freundlich izotermleri ile değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar Langmuir izoterm modelinin daha uygun olduğunu göstermiştir. Bunun yanı sıra, Cr(VI) adsorplamış polimerin de FTIR ve SEM analizleri de yapılmıştır.

Abstract:
Process wastes from industries such as metal plating, steelmaking, paint and pigment production, woodworking and leather tanning contain heavy metals in concentrations exceeding discharge limits. The adsorption method, which is used for the easy removal of these heavy metals, has become a focus in recent years due to its simple operation, the recyclability of heavy metal ions, the recyclability of adsorbents, and its effectiveness in the treatment of wastewater containing especially low concentrations of heavy metals. In the present study, cross-linked sodium alginate beads (CRSA) were modified in the presence of ethylenediamine (EDA) after grafting with glycidyl methacrylate (GMA) and the efficiency of the obtained product in Cr(VI) adsorption was investigated.
In the study, as a result of differentiation of grafting reaction parameters for high graft efficacy, the CRSA-g-PGMA copolymer, which has 42% graft efficiency, was modified in the presence of EDA, and the characterization of the obtained products was carried out by FTIR and SEM analyzes. In the adsorption studies performed with the synthesized product, higher adsorption capacity was obtained at low pH. The adsorption capacity was 238.45 mg/g at the initiator concentration of 100 ppm, the adsorbent amount of 20 mg, the pH of 2, the contact time of 8 hours, and the reaction temperature at 25°C. Pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic models were used to determine the kinetic adsorption constants, and the pseudo-second-order model was found to be more suitable. Experimental data of adsorption equilibrium were evaluated with Langmuir and Freundlich isotherms in experiments carried out at different temperatures. The obtained results showed that the Langmuir isotherm model is more suitable. In addition, FTIR and SEM analyzes of Cr(VI) adsorbed polymer were also performed.