Modifiye edilmiş pomza kullanılarak sulu ortamlardan adsorpsiyon prosesi ile arsenat (v) giderimi
Removal of arsenate (v) by adsorption process from aqueous media using modified pumice
Yazar: MUSTAFA BEKAROĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜLENT KIRKAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Su Yönetimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmanın temel amacı, adsorpsiyon yöntemi ile sulu ortamdan As(V) giderimi için ham ve yüzeyi modifiye edilmiş pomzanın etkinliğinin incelenmesidir. Farklı partikül büyüklüğüne sahip olan Isparta pomzası, granüler destek malzemesi olarak kullanılmış ve demir oksit ile kaplanmıştır. Katı sorbentlerinin yapı karakterizasyonunun belirlenmesi için FT-IR, XRD ve BET yüzey alanı analizi yapılmış ve yüzey morfolojisinin gözlenmesi için SEM görüntüleri kullanılmıştır. 

HIP, DOKIP-1 ve DOKIP-2 katı sorbentleri kullanılarak sulu çözeltiden As(V) giderimini etkileyen adsorbent partikül büyüklüğü, çözelti pH'ı, başlangıç As(V) konsantrasyonu, temas süresi, adsorbent dozu ve sıcaklık parametreleri incelenmiş ve optimum giderim koşulları tespit edilmiştir. DOKIP-1 için maksimum As(V) giderimi ve adsorpsiyon kapasitesi sırasıyla % 95,99±1,43 ve 1,92±0,03 mg/g olarak elde edilmiştir. En küçük partikül büyüklüğüne (<63 um) sahip demir oksit kaplanmış Isparta pomzası, modifiye edilmiş ve edilmemiş pomzalar arasında en yüksek As(V) giderimini göstermiştir.   

DOKIP-1'in As(V) adsorpsiyonu için ΔH, ΔS ve ΔG termodinamik parametreleri hesaplanmış, adsorpsiyon prosesinin ekzotermik karakterli olduğu belirlenmiştir. Deneysel adsorpsiyon verilerinin Langmuir, Freundlich ve Dubinin-Radushkevich (D-R) izotermlerine uygunluğu incelenmiştir. Adsorpsiyon verilerinin Langmuir modeline uyduğu belirlenmiştir. 

Desorpsiyon işlemi için As(V) iyonları ile yüklü DOKIP-1'den 10 ml 0,1 M HCl çözeltisi kullanılarak %94,8±0,6'lık geri kazanım verimi elde edilmiştir. Farklı arka plan anyonlarının adsorpsiyon üzerine etkileri incelendi ve As(V) iyonlarının adsorpsiyonuna girişim yapan anyonların sırasının PO43- ˃ SO42- ˃ NO3- ˃ Cl- olduğu gözlenmiştir. DOKIP-1 katı adsorbenti 25-200 µg/L aralığında As(V) iyonu içeren çeşme sularından As(V) gideriminde etkili olduğu belirlenmiştir. Yüksek adsorpsiyon kapasitelerine dayanarak, sulu çözeltilerden As (V)'in önderiştirilmesi ve gideriminde DOKIP-1 sorbenti umut verici alternatif bir adsorban olarak önerilmiştir.

Abstract:
The main objective of this thesis was to study the effectiveness of raw and surface-modified pumice in As (V) removal from aqueous solutions by adsorption process. Isparta pumice with different particle size fractions were used as granular support media and coated with iron oxides. FT-IR, XRD and BET surface area analysis were performed for determination of solid sorbents structure characterization and SEM images were used for observation of surface morphology. 

The impacts of adsorbent particle size fraction, adsorbent dose, pH, initial As(V) concentration, contact time and temperature  on As(V) removal were studied with using HIP, DOKIP-1 and DOKIP-2 as adsorbent and optimum removal conditions have been determined.  The maximum As(V) removal and adsorption capacity of DOKIP-1 were 95.99±1.43 % and 1.92±0.03 mg/g, respectively. The smallest size fraction (<63 µm) of coated Isparta pumice exhibited the highest As(V) uptake among all coated or uncoated pumice tested.  

The ΔH, ΔG and ΔS thermodynamic parameters for As(V) adsorption of  DOKIP-1 are calculated and results showed that the adsorption process has exothermic character. The Langmuir, Freundlich and Dubinin–Radushkevich (D-R) isotherms were used to fit the equilibrium data. Langmuir model resulted in the best fit of the adsorption data.

A recovery of 94.8 ± 0.6% was obtained using 10 ml 0.1 M HCl solution from DOKIP-1 loaded with As (V) ions for desorption. The effects of different background anions were investigated on adsorption and It was observed that the order of interfering anions on As(V) adsorption is: PO43- ˃ SO42- ˃ NO3- ˃ Cl-. DOKIP-1 was effective to remove As(V) from drinking water containing 25-200 µg/L As(V). Based on high adsorption capacities, DOKIP-1 sorbent has been proposed as a promising alternative adsorbent in the preconcentration and removal of As (V) from aqueous solutions.