Nitratın çeşitli topraklardaki adsorpsiyon ve taşınımının incelenmesi
Investigation of adsorption and transport of nitrate in various soils
Yazar: TUBA ÖZDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. CEVDET AKOSMAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
NİTRATIN ÇEŞİTLİ TOPRAKLARDAKİ ADSORPSİYONVE TAŞINIMININ İNCELENMESİTuba ÖZDEMİRFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüKimya Mühendisliği Anabilim DalıÖZETBu çalışmada nitratın çeşitli toprak (kumlu, kireçli ve killi) örnekleri üzerine adsorpsiyonu kesiklisistemde ve dolgulu kolonda araştırılmıştır. Kesikli sistem deneysel çalışmaları üç farklı boyutaralığındaki (2.36-1.18, 1.18-0.6 ve 0.6-0.36 mm) toprak örnekleriyle 25-500 mg/L konsantrasyonaralığında değişen başlangıç nitrat çözeltileri, farklı sıcaklık değerleri (15, 25, 35 ve 45 ºC) ve 25-120rpm aralığında farklı çalkalama hızları kullanılarak yürütülmüştür. rad, qden ve % adsorpsiyon değerlerininbaşlangıç nitrat konsantrasyonu artışıyla arttığı belirlenmiştir. Sıcaklık artışıyla dengede adsorplanannitrat miktarı, adsorpsiyon ilk hızı ve % adsorpsiyon'un azaldığı gözlenmiştir. Diğer taraftan partikülboyutunun küçülmesi ile adsorpsiyon hızının arttığı belirlenmiştir. Kullanılan toprak örneklerinintümünde nitrat adsorpsiyonunun Freundlich adsorpsiyon modeliyle iyi bir uyum sergilediği gözlenmiştir.Bütün toprak örnekleri için adsorpsiyon prosesinin ekzotermik olduğu gözlenmiştir. Kullanılan toprakörneklerinin tümünde nitrat adsorpsiyonunun pseudo ikinci dereceden hız eşitliği ile uyumlu olduğubelirlenmiştir.Çalışmanın ikinci kısmında ise nitratın kum ve kireçli toprak örnekleri üzerine adsorpsiyonu 25ºC sabit sıcaklıkta, 10-60 ml/dak aralığındaki farklı sıvı akış hızları, farklı dolgu yükseklikleri (15, 30, 45ve 60 cm) ve 50, 100 ve 200 mg/L nitrat giriş konsantrasyonuna sahip nitrat çözeltileri kullanılarakdolgulu kolonda yürütülmüştür. Sıvı akış hızının artışıyla her iki toprak örneği için de nitrat adsorpsiyonhızının azaldığı görülmüştür. Kolon yüksekliği artışıyla her iki toprak örneği için de nitratın kolonçıkışında geciktiği ve dolayısıyla nitrat adsorpsiyonunun arttığı belirlenmiştir. Nitratın kolona girişkonsantrasyonunun adsorpsiyon hızı üzerine her iki toprak örneği için de fazla etkisi olmadığıbulunmuştur. Dolgulu kolon çalışmalarından elde edilen veriler Adam-Bohart ve Yoon-Nelson sabityatak modellerine uygulanarak yatak karakteristik parametreleri bulunmuştur. Adam-Bohart modelinegöre yüksek akış hızlarında yatak performansının iyi olmadığı gözlenmiştir. Ayrıca Yoon-Nelsonmodelinin nitratın dolgulu kolonda adsorpsiyonunda kireçli toprak örnekleri için daha iyi bir modeleşitliği olabileceği belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Nitrat, Toprak, Adsorpsiyon, Adsorpsiyon İzotermleri, Dolgulu Kolon, Modelleme

Abstract:
INVESTIGATION OF ADSORPTION AND TRANSPORT OF NITRATE INVARIOUS SOILSTuba ÖZDEMİRFırat UniversityGraduate School of Natural and Applied SciencesDepartment of Chemical EngineeringABSTRACTIn this study, the adsorption of nitrate on the different soils (sand, loam and clay) wascarried out in batch and packed bed systems. Batch experiments were carried out using threeparticle sizes (2.36-1.18, 1.18-0.6 ve 0.6-0.36 mm) of soil samples, different initial nitrateconcentrations changing from 25 to 500 mg/L at various temperatures (15, 25, 35 ve 45 ºC) anddifferent mixing rates in the range of 25 to 120 rpm. It was found that the values of rad, qden andads. % was increased with nitrate initial concentration. It was observed that the values ofequilibrium concentration, the initial adsorption rate and the adsorption percent decreased as thetemperature increased. It was also found that the adsorption rate increased with a decrease inparticle size for all soils. For all soils used, it was found that the adsorption of nitrate wasconsistence with Freundlich adsorption isotherm. The results indicate that the adsorptionprocess between nitrate and soils used was endothermic. The adsorption processes betweennitrate and soils used were found to obey pseudo second order kinetic model.In the second part of the study, the adsorption of nitrate on sand and loam samples wasstudied in a fixed bed using various flow rates changing from 10 to 60 mL/min, different beddepths (15, 30, 45 and 60 cm) and the nitrate initial concentrations of 50, 100 and 200 mg/L at25 ºC. It was found that the nitrate adsorption on both soil samples decreased with increasingflow rate. It was observed that the amount of nitrate adsorbed on both soil samples in the bedincreased with an increase in bed depth. The results showed that nitrate inlet concentration onadsorption both soil samples was less effective. Adams-Bohart and Yoon-Nelson models wereapplied to experimental data obtained from fixed bed to determine the characteristic bedparameters. Adams-Bohart model was found unsuitable for describing the performance of fixedbed at high flow rates. However, Yoon-Nelson model was found more suitable for describingnitrate adsorption on loam in fixed bed.Key Words: Nitrate, Soil, Adsorption, Adsorption isotherms, Packed column, Modelling