Alüminyum mamül üretim prosesi atıksuyunda iyon değiştirme prosesi ile ağır metal giderimi
Heavy metals removal from aluminum manufacturing industry wastewater by ion exchange process
Yazar: ASLI BAŞAK
Danışman: DOÇ. DR. NURAY ATEŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
İyon değiştirme prosesi kullanılarak ağır metallerin giderilmesi üzerine çok sayıda incelemeler yapılmıştır. İyon değiştirici reçineler metal iyonlarının gideriminde sorplayıcı materyal olarak oldukça etkilidir. Bu çalışmada, alüminyum mamül üretim sektörü atıksularından ağır metallerin iyon değiştirici reçine ile giderilmesi amaçlanmıştır. Alüminyum mamül üretim prosesinden alınan ham atıksu içinde bulunan alüminyum, nikel ve krom metallerin iyon değiştirici reçineler (Lewatit TP 207 ve Amberlite IR 120) ve doğal zeolit ile giderim performansları değerlendirilmiştir. Bu çalışmada, giderim performansının yanında, reçinelerin iyon seçiciliği, başlangıç alüminyum konsantrasyonunun ve sıcaklığın etkileri de incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda, pH'sı 2-3,6 arasında değişen su numunesi ve reçineler 120 rpm'de karıştırılarak gerçekleştirilmiştir. 

Çalışmanın sonuçları, reçinelerin ağır metal giderimleri ve ağır metallere eğilimleri, ağır metal konsantrasyonunun ve sıcaklık değişiminin ağır metal giderimine etkileri açısından değerlendirilmiştir. Sonuçlara göre, reçinelerde ve doğal zeolitte yüksek ağır metal giderim verimleri sağlanmıştır. Amberlite IR120 reçinesi ile %81-100, Lewatit TP207 reçinesi ile %71-100, doğal zeolit ile %79-100 arasında alüminyum giderim verimleri elde edilmiştir. Diğer taraftan, nikel giderim verimleri ise, Amberlite IR120, Lewatit TP207 ve doğal zeolit için sırasıyla %85-100, %95-100 ve %2-10 arasında elde edilirken, krom giderim verimleri ise Amberlite IR120 reçinesi ile %61-77, Lewatit TP207 reçinesi ile %58-100, doğal zeolitle ise %13-35 arasında gözlenmiştir. 

Başlangıç alüminyum konsantrasyonlarının farklılığı giderim verimleri üzerinde etkili olmuştur. Düşük alüminyum konsantrasyonlarında reçineler seçici davranmış ve iyonların atom yarıçaplarını göz önüne alarak giderim sağlamıştır. Doğal zeolit yüksek alüminyum konsantrasyonlarında doygunluk kapasitesine ulaştığı için nikel ve krom iyonlarını gideremezken, sentetik reçineler her bir metal iyonunu yüksek kapasiteyle gidermiştir. İncelenen bir diğer parametre olan sıcaklık (20oC, 30oC, 40 oC, 50 oC) reçinelerin giderim verimlerine etki etmemiştir.

Abstract:
There are many studies conducted on heavy metal removals by in exchange proses. Ion exchange resins are very efficient as sorbent material in the removal of metal ions. In this study, it was aimed to remove heavy metals from wastewater of aluminum production sector by ion exchange resin. The removal performans of aluminum, nickel and chromium metals  in the raw wastewater from the aluminum product manufacturing process by resins  (Lewatit TP 207 and Amberlite IR 120) and natural zeolite were evaluated. Besides removal efficiency, initial aluminum concentration and temperature effects were also investigated in the study. The samples with pH varied between 2-3.6 and resins were shaked at 120 rpm in the experiments.

The results of the study were evaluated in terms of the removal performance of resins on heavy metals and their tendency to heavy metals, the effects of the heavy metal initial concentration and temperature. According to the results, resins and zeolite have present high heavy metal removal performance. The removal efficiencies of aluminum were 81-100% by Amberlite IR120, 71-100% by Lewatit TP207 resin and 79-100% by natural zeolite. On the other hand,  while the removal performance for nickel were varied 85-100%, 95-100% and 2-10% by Amberlite IR120, Lewatit TP207 and natural zeolite, respectively, chromium removal performances were observed in the range of 61-77% by Amberlite IR120 resin, 58-100% by Lewatit TP207 resin and 13-35% by natural zeolite.

Differences in initial aluminum concentrations have had an impact on remediation yields. At low aluminum concentrations, the resins have been selective and provide ion removal by taking into account the atomic radii of the ions. While natural zeolite does not remove nickel and chromium ions as it reaches its saturation capacity at high aluminum concentrations, synthetic resins have gone to high levels of each metal ion. Temperature (20 ° C, 30 ° C, 40 ° C, 50 ° C), another parameter examined, did not affect the removal efficiencies of the resins.