Oltu taşı kullanarak sulu çözeltilerden adsorpsiyon yöntemi ile kurşun, bakır ve nikel giderimi
Removal of lead, copper and nickel from aqueous solutions through their adsorption by Oltu stone
Yazar: ÖZKAN GÖZÜBÜYÜK
Danışman: DOÇ. DR. MURAT YEŞİLYURT
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Oltu taşı = Oltu stone

Özet:
Ağır metal kirliliği, önemli ve üzerinde durulması gereken çevre sorunlarından biridir. Su ve atıksuda bulunan ağır metaller genellikle, kimyasal çöktürme, iyon değistirme, filtrasyon, ters ozmoz ve elektrodiyaliz yöntemleriyle giderilebilir. Ancak bu yöntemler çoğu zaman pahalı ve zaman alıcı olduklarından ucuz proseslere ihtiyaç duyulmuştur. Bu nedenle adsorpsiyon, atık arıtımında maliyet düşüklüğü ve çevre dostu olması nedeni ile ileri bir arıtım yöntemi olarak tercih edilmiştir. Bu çalışmada Pb+², Ni+² ve Cu+² iyonlarının oltu taşı ile adsorpsiyonuna karıştırma hızı, adsorban miktarı, sıcaklık, pH, konsantrasyon değişimi ve reaksiyon süresi gibi parametlerin etkileri araştırılmış ve bu metallerin maksimum adsorpsiyon şartları tespit edilmiştir. Langmuir, Freundlich, BET ve Dubinin?Radushkevich izotermleri için adsorpsiyon parametreleri belirlenip tartışılmıştır. Yalancı birinci dereceden, yalancı ikinci dereceden, ve partikül içi difüzyon hız eşitlikleri için parametreler belirlenmiştir. Çalışma sonunda, reaksiyon hızının etkisi incelendiğinde Pb+², Ni+² ve Cu+2 için karıştırma hızının etkin olmadığı görülmüştür. Adsorban miktarı artırıldığında adsorpsiyon kapasitesinin arttığı gözlenmiştir. Sıcaklık değişimi incelendiğinde, sıcaklığın adsorpsiyonu pozitif yönde etkilediği belirlenmiştir. pH değişimi incelendiğinde, Pb+², Cu+² ve Ni+² pH'ın artması ile arttığı bu artışın ağır metallerin hidroksitleri halinde çökmediği pH larda olduğu tespit edilmiştir. Konsantrasyon değişimi incelendiğinde ise konsantrasyon arttıkça katyonların adsorpsiyon yüzdesinin azaldığı, ancak Pb+², Ni+² ve Cu+² `nin adsorplanan miktarının arttığı görülmektedir, Reaksiyon süresi ile adsorpsiyonun denge süresi incelendiğinde Pb+²; 30 dk Cu+²; 40 dk Ni+²; 60 dk olduğu bulunmuştur. İzoterm verileri incelendiğinde, Pb+² ve Cu+² adsorpsiyon prosesinin Freundlich izotermine Ni+2 adsorpsiyon prosesinin ise Langmuir izotermine uyduğu bulunmuştur. Hız eşitlikleri incelendiğinde ise Pb+², Ni+² ve Cu+²`nin Oltu taşı atığı üzerine adsorpsiyonu yalancı ikinci dereceden kinetik modelline uyduğu bulunmuştur.

Abstract:
Heavy metal pollution is an important issue that needs to be addressed meticulously. Heavy metal residues in water and wastewater may generally be removed by chemical precipitation, ion exchange, filtration, reverse osmosis and electrodialysis. However, these methods are expensive and time consuming most of the time, bringing forth the necessity for seeking cheap novel processes. Therefore adsorption is preferred as an advanced method of treatment owing to its low cost of operation and its environmental friendliness. The effect of rate of reaction, the amount of adsorbent, temperature, pH, change in concentration and the time on the adsorption of Pb+², Ni+² and Cu+² ions using Oltu stone were investigated in the present study and the optimal conditions for the maximum adsorption of these metals were determined. The adsorption parameters were determined and discussed for the Langmuir, Freundlich, BET and Dubinin-Radushkevich isotherms. The parameters were determined for the pseudo first order, pseudo second order and the intraparticle diffusion rate equations. In the study, the rate of agitation was shown to be ineffective on the removal of Pb+², Ni+² and Cu+². The adsorption capacity was shown to increase with increasing adsorbent use. Increasing temperature was shown to affect adsorption positively. The optimum pH was determined as 7 for the adsorption of Pb+² and as 5 for the adsorption of Ni+² or Cu+². Increasing the concentration lowered the adsorption percentage of the cations although the total amount of Pb+², Ni+² and Cu+² that was absorbed was observed to increase. The reaction time was shown to increase the percent of ions that were adsorbed until a certain time and the adsorption capacity remained unchanged after 30 min for Pb+², 40 min for Cu+² and after 60 min for Ni+². The investigation of the isotherm data indicated that the adsorption process of Pb+² and Cu+² fitted that of the Freundlich isotherms whereas the adsorption process of Ni+² fitted that of the Langmuir isotherms. The investigation of the rate equations indicated that the experimental values for Pb+², Ni+² and Cu+² were most compatible with the pseudo second order kinetic model.