Sulu çözeltilerdeki kurşun ve bakır iyonlarının bentonit ile adsorpsiyonu
Adsorption of lead and copper ions from aqueous solutions by bentonite
Yazar: ECE GÜNEREN
Danışman: PROF. DR. AYŞEGÜL ERSOY MERİÇBOYU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Adsorbentler = Adsorbents ; Adsorplama özellikleri = Adsorbtive properties ; Adsorpsiyon = Adsorption ; Adsorpsiyon kinetiği = Adsorption kinetic ; Bakır (II) iyonu = Copper (II) ion ; Bentonit = Bentonite ; Kurşun = Lead ; Kurşun giderimi = Lead removal

Özet:
Bu çalışmada, sulu çözeltilerdeki bakır(II) ve kurşun(II) iyonları Eskişehir'den alınmış bentonit tarafından adsorplanarak giderilmiştir. Bu amaçla, adsorpsiyon süresi, çözelti pH değeri, sıcaklık ve başlangıç iyon derişimi gibi parametrelerin adsorpsiyon kapasitesi üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Deney sonuçları, başlangıç iyon derişimi arttıkça adsorpsiyon kapasitesinin arttığını; ancak iyon giderim yüzdesinin azaldığını göstermiştir. Bentonitlerin adsorpsiyon kapasitesinin artan pH ile arttığı ve optimum pH değerinin 5 olduğu tespit edilmiştir. Sıcaklığın önemli bir etkiye sahip olmadığı ancak, artan sıcaklıkla beraber adsorpsiyon kapasitesinde bir miktar azalmanın meydana geldiği gözlenmiştir.Başlangıç iyon derişimi, sıcaklık ve pH değerlerinin doğal ve yıkanmış bentonitlerin adsorpsiyon kapasitelerine etkisi 23 faktöriyel tasarıma göre istatistiksel olarak da değerlendirilmiştir. İstatistiksel değerlendirme sonucunda adsorpsiyon kapasitesi üzerinde en etkin parametrenin her iki adsorban için de iyon derişimi olduğu saptanmıştır. Adsorpsiyon deney sonuçlarına en uygun izoterm modellerinin, bakır(II) iyonları ve kurşun(II) iyonları için sırasıyla Freundlich ve Temkin izoterm modelleri olduğu belirlenmiştir. Adsorpsiyon sürecini temsil eden kinetik parametreler, hayali ikinci mertebe kinetik model kullanılarak hesaplanmıştır. Bu çalışmada gerçekleştirilen adsorpsiyon süreçleri için hızı belirleyici adımın kimyasal etkileşimler yoluyla adsorpsiyon olduğu tespit edilmiştir. Numunelere ait taramalı elektron mikroskobu mikroyapı görüntüleri adsorpsiyonun başarıyla gerçekleştiğini göstermiştir.

Abstract:
In this study, the removal of lead(II) and copper(II) ions from aqueous solution was achieved by using bentonite which was provided from Eskişehir province of Turkey. For this purpose, the effects contact time, solution pH value, temperature and initial ion concentration on the adsorption capacity were determined. Experimental results showed that, increasing the initial ion concentration cause to increase the adsorption capacity and decrease the removal percentage of metal ions. The adsorption capacities of bentonites increased with the increasing solution pH value and the optimum pH value was determined as 5. Even though the temperature had not a pronounced effect on adsorption capacity, a little decrease in adsorption capacity with increasing temperature was observed.Effects of initial ion concentration, temperature and solution pH value on the adsorption capacities of natural and washed bentonites were also statistically evaluated investigated by using 23 factorial design technique. As a result of statistical analyses, the most efficient parameter on the adsorption capacity was determined as initial ion concentration for both adsorbents. The experimental data were represented by Freundlich isotherm model for copper(II) ions, and by Temkin isotherm model for lead(II) ions. Kinetic parameters representing the adsorption process were calculated by using pseudo second-order-kinetic model. Adsorption through chemical interactions for the adsorption processes performed in this study was found to be the rate limiting step. The scanning electron microscope images of the bentonites showed that the adsorption is completed successfully.