Pirit ve sentetik demir sülfür kullanılarak sulu çözeltilerden Cu(II), Cd(II) ve Pb(II) giderimi
Cu(II), Cd(II) and Pb(II) removal from aqueous solutions by using pyrite and synthetic iron sulphide
Yazar: ARZU ÖZVERDİ
Danışman: Y.DOÇ.DR. MEHMET ERDEM
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
ÖZETYÜKSEK LİSANS TEZİPİRİT VE SENTETİK DEMİR SÜLFÜR KULLANILARAK SULUÇÖZELTİLERDEN Cu(II), Cd(II) ve Pb(II) GİDERİMİArzu ÖZVERDİFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüÇevre Mühendisliği Anabilim Dalı2005, Sayfa : 78Alaşımları ve bileşikleri halinde çok yaygın olarak kullanılan bakır, kadmiyum vekurşun su kirliliğine neden olan önemli ağır metallerdendir. Sularda +2 oksidasyonbasamağında bulunan bu metal iyonlarının toksik özellikleri nedeniyle sulardan uzaklaştırılmasıgerekir.Ağır metal iyonları sulu ortamlardan kimyasal çöktürme, iyon değiştirme, ters osmoz,sementasyon, solvent ekstraksiyonu gibi değişik yöntemlerle giderilirler. Ancak bu yöntemlerinbazı dezavantajları nedeniyle, son yıllarda ağır metal iyonlarının adsorpsiyon teknikleriylegiderilmesi yoğun bir şekilde araştırılmaktadır.Bu çalışmada, sentetik demir sülfür ve doğada bol bulunan ve bakır üretim prosesininbir yan ürünü olarak açığa çıkan piritle sulu ortamlardan kurşun, kadmiyum ve bakır iyonlarınınuzaklaştırılması araştırılmıştır. Bu amaçla, sulu ortamdan sözü edilen ağır metal iyonlarınıngiderilmesi üzerine, çözelti başlangıç pH'sı, adsorbent dozu, temas süresi, ortam sıcaklığı,başlangıç metal konsantrasyonu gibi parametrelerin ve ortamda bulunan organik maddelerinetkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar adsorpsiyon izotermlerine uygulanmış ve söz konusumateryallerin adsorpsiyon kapasiteleri hesaplanmıştır.Yapılan deneyler sonucunda, her iki adsorbentle de kurşun, bakır ve kadmiyumgideriminin pH, sıcaklık, adsorbent dozu ve temas süresine önemli oranda bağlı olduğuThis document was created by Print2PDFhttp://www.software602.combelirlenmiştir. Sentetik demir sülfür ile her üç metalde de özellikle pH 2'de H2S oluşumundandolayı yüksek giderme verimleri elde edilmiştir.100 mg/l konsantrasyonundaki bakır iyonlarını sulu ortamlardan sentetik demir sülfürve piritle gidermek için, en uygun pH, adsorbent dozu ve temas süresinin sentetik demir sülfüriçin pH 6, 5 g/l ve 45 dk, pirit için ise yine pH 6, 5 g/l ve 120 dk olduğu tespit edilmiştir. Buşartlarda, sentetik demir sülfürle ortamdaki bakırın % 97.8, piritle ise % 47.51'i giderilmiştir.Başlangıç 100 mg/l konsantrasyonundaki Cd(II) çözeltilerinde maksimum gidermeveriminin, pH'sı 6 olan çözeltilerde, 120 dk'lık temas süresi sonunda ve 20 g/l'lik aynıadsorbent dozunda sentetik demir sülfür için % 65.8, pirit için ise % 34.2 olduğu belirlenmiştir.Sentetik demir sülfür ve piritle en etkin Pb(II) giderme verimi pH 5'de 3 g/l adsorbentdozu ve 60 dk'lık temas süresi sonunda elde edilmiştir. Bu şartlarda, sentetik demir sülfürleortamdaki Pb(II)'nin % 99.5'i, piritle ise % 95.8'i giderilmiştir.Sıcaklığa bağlı olarak adsorpsiyon verimlerinin arttığı, organik madde varlığı vebaşlangıç metal konsantrasyonun artmasıyla da azaldığı tespit edilmiştir.Sentetik demir sülfür ve piritle bakır, kadmiyum ve kurşun adsorpsiyonunun Langmuirve Freundlich adsorpsiyon izotermlerine uyduğu belirlenmiştir. Sentetik demir sülfür ve piritinher üç metali adsorplama kapasitesinin Pb(II)>Cu(II)>Cd(II) sırasında azaldığı belirlenmiştir.25ï°C'de sentetik demir sülfürün kurşun, bakır ve kadmiyum iyonlarını adsorplama kapasitesisırasıyla 120.48; 41.49 ve 3.05 mg-metal iyonu/g sentetik demir sülfür olurken, piritin 133.33;18.48 ve 2.08 mg-metal iyonu/g pirit olduğu hesaplanmıştır.Kurşun hariç, sentetik demir sülfürün adsorpsiyon kapasitesi piritten yüksek olmasınarağmen, desorplanan metal konsantrasyonları TCLP (Toksisite Belirleyici Liç Metodu) limitdeğerlerinin üzerinde olmuştur. Ayrıca, adsorpsiyon işlemi sonrasında oluşan katı atıklarauygulanan TCLP testine göre, pirite ait Cu(II) ve Cd(II) ve sentetik demir sülfüre ait Cd(II) vePb(II) adsorpsiyon kalıntılarının çevreye doğrudan atılmaması ve stabilize edilmesi gerekenatıklar olduğu belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Ağır metal adsorpsiyonu, ağır metal giderme, adsorpsiyon izotermleri,desorpsiyon, TCLP.This document was created by Print2PDFhttp://www.software602.com

Abstract:
ABSTRACTMASTER THESISCu(II), Cd(II) AND Pb(II) REMOVAL FROM AQUEOUS SOLUTIONSBY USING PYRITE AND SYNTHETIC IRON SULPHIDEArzu ÖZVERDİFırat UniversityGraduate School of Natural and Applied SciencesDepartment of Environmental Engineering2005, Page: 78Copper, cadmium and lead which are used very common in the form of their alloys andcompounds are important heavy metals that are cause water pollution. These metal ions havingdivalent oxidation state in waters must be removed from waters due to their toxiccharacteristics.Heavy metal ions are removed from aquatic environments by different methods such aschemical precipitation, ion exchange, reverse osmosis, cementation and solvent extraction.Because of disadvantages of these methods, adsorption techniques have been investigated inrecent years in order to remove heavy metal ions from aqueous solutions.In this study, the removal of lead, cadmium and copper ions from aqueous solutions bysynthetic iron sulphide and pyrite which is present abundant in nature and occurs as a byproduct of copper production process has been investigated. For this purpose, the effects ofinitial pH of solution, adsorbent dosage, contact time, temperature, initial metal concentrationand organic substances content on removal of discussed heavy metal ions from aqueoussolutions have been explored. Obtained results have been applied Langmuir and Freundlichadsorption isotherms and the adsorption capacities of discussed materials have been calculated.This document was created by Print2PDFhttp://www.software602.comAccording to results obtained, it has been determined that pH, temperature, adsorbentdosage and contact time are important parameter affecting the copper, cadmium and leadadsorption onto both adsorbent. Maximum metal removal efficiency has been obtained at pH 2in the presence of synthetic iron sulphide due to H2S formation at this pH.In order to remove copper ions having the concentration of 100 mg/l, the most suitablepH, adsorbent dosage and contact time have been determined as pH 6, adsorbent dosage of 5 g/land contact time of 45 min for synthetic iron sulphide, pH 6, adsorbent dosage of 5 g/l andcontact time of 120 min for pyrite. Under these conditions, 97.8 % and 47.51 % of copper in thesolution have been removed by synthetic iron sulphide and pyrite, respectively.Maximum Cd(II) removal yields in the 100 mg- Cd(II) /l solutions by synthetic ironsulphide and pyrite have been achieved at the conditions of pH 6, contact time of 120 min andadsorbent dosage of 20 g/l for both adsorbents. The removal yields have been determined to be65.8 % for synthetic iron sulphide and 34.2 % for pyrite.The most effective Pb(II) removal yield has been obtained at pH 5 and in the presenceof adsorption dosage of 3 g/l and for a contact time of 60 min. Under these conditions, it hasbeen determined that 99.5 % and 95.8 % of lead has been removed synthetic iron sulphide andpyrite, respectively.It has been determined that the adsorption yield increases with the increasingtemperature, however, it decrease with the increasing initial metal concentration and thepresence of organic substances.Copper, cadmium and lead adsorptions by synthetic iron sulphide and pyrite fit theLangmuir and Freundlich adsorption isotherms. Copper, cadmium and lead adsorptioncapacities of both adsorbent decrease in the order Pb(II) > Cu(II) > Cd(II). While the copper,cadmium and lead adsorption capacity of synthetic iron sulphide at 25ºC are 120.48, 41.49 and3.05 mg/g, those of pyrite are 133.33, 18.48 and 2.08 mg/g, respectively.Although the adsorption capacities of synthetic iron sulphide is higher than pyrite(except for lead), it has been determined that metal concentrations desorbed from solid residueremained in the adsorption process using synthetic iron sulphide are higher than the limitconcentration value of TCLP (Toxicity Characterization Leaching Procedure). In addition,according to the TCLP test applied the solid residues of adsorption processes, Cu(II) and Cd(II)adsorption residues belong to adsorption process using pyrite and Cd(II) and Pb(II) adsorptionresidues belong to adsorption process using synthetic iron sulphide must not be dischargedirectly and they must be stabilized before discharging.Keywords: Heavy metal adsorption, heavy metal removal, adsorption isotherms, desorption,TCLP.This document was created by Print2PDFhttp://www.software602.com