Farklı bölgelerden alınan uçucu küllerin ağır metal iyonlarını adsorblama özelliklerinin farklı bağlayıcılar kullanılarak geliştirilmesi
Fly ash from different areas of the adsorbing heavy metal ions binding properties using different development
Yazar: EKİN ÇINAR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NURCAN TUĞRUL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Su, yaşamanın ve doğanın vazgeçilmez bir parçasıdır. Suya olan ihtiyacımız, endüstrileşme ve hızlı nüfus artışıyla daha da artmaktadır. Yeryüzünün ¾'ü suyla kaplı olmasına rağmen, kullanılabilir veya içilebilir su belirli özellikte ve kalitede olmalıdır. Suda ve çevresinde ağır metallerin bulunması canlı hayatını önemli ölçüde tehdit eder. Ağır metallerin sulardan giderilmesi ekolojik sistemin korunması açısından önem taşımaktadır. 
Bu amaçla, adsorpsiyon atıksuların arıtımı için etkili bir yöntemdir. Adsorpsiyon sürecinin ekonomisi adsorban maliyetine bağlıdır. Gerek adsorbanın üretimi gerekse işletme maliyetinin yüksek oluşu alternatif adsorban arayışını gündeme getirmiştir.
Bu çalışmada; aynı anda iki atığın değerlendirilmesi amacıyla başka bir endüstriyel atığın atık suda değerlendirilmesi fikriyle hareket edilmiş ve endüstriyel atıklar adsorplama özellikleri açısından inceleme altına alınmıştır.
Bu çalışmanın amacı; atık sularda bulunabilecek ağır metal iyonlarının çinko (Zn) ve kadmiyum (Cd) adsorpsiyonu için düşük maliyetli adsorban malzemesi olarak Türkiye'nin farklı termik santrallerinden (Çatalağzı, Orhaneli, Seyitömer, Tunçbilek) alınan uçucu küllerin, daha önce yapılan çalışmalardan farklı olarak, bağlayıcı (diatomit ve/veya pirinç kabuğu) katkısıyla peletlendikten sonra, kullanım imkânının araştırılmasıdır. 
Termik santrallerden alınan uçucu küllerden en iyi sonucu veren Seyitömer uçucu külünün karakterizasyonu yapılmıştır.  Bu bölgelerden alınmış olan uçucu küllerin karakterizasyon deneyleri tamamlandıktan sonra adsorban malzemenin, yani uçucu küllerin yüzey alanını ve gözenekliliğini, dolayısıyla adsorbansını arttırmak amacıyla, uçucu küller bağlayıcı (diatomit, melas ve/veya pirinç kabuğu) ilave edilerek peletlenmiştir. Daha sonra hazırlanan bu peletler, dayanımlarının arttırılması amacıyla pişirilmiştir. Son aşamada adsorbans kapasitesini artırmak amacıyla çeşitli katkı maddeleri (endüstriyel atıklar) ilave edilerek peletlenmiş uçucu küllerin adsorpsiyon kapasiteleri belirlenerek ve bugüne kadar kullanılmış diğer adsorban malzemelerle adsorpsiyon kapasiteleri karşılaştırılmıştır. Peletler adsorpsiyon deneylerinde kullanılarak deney boyunca belirli sürelerde atık sulardan alınan numunelerin elementel analizleri ICP-OES cihazında gerçekleştirilmiştir. 
Sonuç olarak, pirinç kabuğu katkısıyla oluşturulan peletler olumlu sonuçlanmamış, pirinç kabukları yüksek sıcaklığa dayanamamış, erimişlerdir. Pelet pişirme sırasında uygulanan sıcaklık denemelerinde 950°C ve 1100°C sıcaklıkları pelet oluşumu açısından olumlu sonuçlanmamıştır. Yapılan sıcaklık denemeleri sonucunda optimum sıcaklık 1200°C bulunmuştur. Bundan sonraki çalışmalar peletlerin tutması açısından olumlu sonuçlanmıştır.
Diatomit ve melas oranı değiştirilerek farklı bölgelerden alınan uçucu küllerin kullanımı ile atık sulardan Zn ve Cd metalinin adsorplanabildiği gözlemlenmiştir. En optimum sonucu Seyitömer uçucu külü vermiştir. Yapılan 1. çalışmada Seyitömer numunelerinden 10 gr kadar alınıp, 0, 0,1 0,5 ve 1 g diatomit ve 0,25, 0,50, 0,75 ml oranlarında melastan oluşan karışımdan üretilen peletlerin, Zn adsorpsiyon oranının oldukça düşük (maksimum %28) olduğu görülmüştür. 2. çalışmada ise Seyitömer termik santrali uçucu külünden 10 g alınarak, 0, 0,1 0,5 ve 1 g diatomit ve farklı oranlarda (0,25; 0,50 ve 0,75 ml) melas kullanılarak üretilen peletlerin Cd metalini adsorpladığı oran %52 olduğu görülmüş ve ICP analiz sonuçlarına göre adsorplama işleminin, 1. çalışmaya göre daha başarılı olduğu gözlenmiştir. 

Anahtar Kelimeler: Su ve çevre kirliliği, adsorpsiyon, ağır metaller, uçucu kül peletleme,  diatomit, melas.

Abstract:
Water is an important part of life and nature. Water requirement increases with population growth and industrialization. Earth has ¾ covered with water, but water must have a quality to use from people.  Heavy metals threat the water and around of natural life. Removal of heavy metals from water is important for protection of ecological systems.
For this purpose, adsorption is an effective method for wastewater treatment. The economy of the adsorption, its depends on adsorbent costs. High cost of production and the operation, we must search for alternative adsorbents.
In this study; evaluate two other waste in the waste water of industrial waste and respect to the adsorptive properties have been studied.
The purpose of this study; For heavy metals in waste water, adsorption like as zinc and cadmium we study for the low cost adsorbent. Diffrent from the other studies, fly ash  ( Çatalağzı, Orhaneli, Seyitömer, Tunçbilek ) binding ( diatomite and / or rice husk ) with contributions after pelletizing, to investigate the possibility of use.
The fly ash from thermal power plants providing the best results from the characterization of fly ash is made Seyitömer. From these regions received fly ash. After completion adsorbent material , i.e., fly ash, the surface area and porosity , so absorbance to increase , the fly ash and binder ( diatomite , molasses and / or rice hulls) was added and was pelletized . Then, the pellets prepared, were baked in order to increase strength. The final stage of absorbance capacity we added various additives and pelleted. After that we compared another adsorbant and adsorption capacity. Pellets which use in adsorption experiments, we take samples from waste water and its send to ICP-OES insturment.
As a result,  rice husk pellets have a negative result, rice husks could not stand high temperatures, are melted. The temperature applied during baking trials pellets 950°C and 1100°C experiments show negative result. But, 1200°C high temperature optimum was found. Further studies have been favorable in terms of keeping the pellets.
Changes ratio of diatomite and molassesand and uses fly ashes from different regions, we see that Zn and Cd adsorption from waste water. The optimum result of fly ashes we take Seyitömer. The first study, Seyitömer study of samples taken up 10 g, 0, 0.1, 0.5 and 1 g of diatomite and 0.25, 0.50, 0.75 mL rates of the pellets of molasses and minor amounts of Zn adsorbed showed. The second study fly ash Seyitömer use 10 g and 0, 0.1, 0.5 and 1 g diatomite and different ratios ( 0.25, 0.50 and 0.75 mL) using molasses in the study of Cd solution for fly ash Seyitömer adsorption and ICP analysis it was found that up to 52% according to the results of the adsorption process. Finally; the second study more succesful than the first study.

Keywords: Water and environmental pollution, adsorption, heavy metals, fly ash pelletizing, diatomite, molasses