Fe3O4 kaplı aktif karbon ile arsenik giderimi
Removal of dye from iron-coated activated carbon and aqueous solutions
Yazar: NİLGÜN BAŞOK
Danışman: DOÇ. DR. ESRA ALTINTIĞ
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Anorganik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Toksik niteliklere sahip olan metalle canlı türleri için tehlikeye neden olmaktadır. Canlılarda tehlike arz eden bu metallerin arıtılması gereklidir. Bu zararlı olan metallerden biri olan arsenik ise içme sularında bilinen en toksik madde olarak tüm dünyada bilinmektedir. Arseniğin, yer altı ve yerüstü sularında yüksek oranlarda bulunması su,  hava ve toprak arasındaki transferi kolay olduğundan tehlikelidir.  İçme sularının arsenik bulundurması, Dünya Sağlık Örgütü (WHO) ve Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı (IARC) tarafından insanlar için kanserojen olarak kabul edilmiştir. Arseniğin canlılar üzerindeki olumsuz etkilerinden dolayı içme sularında izin verilen sınır değeri 1993 yılında 10 μg/L'ye indirmiştir.
Arıtma yöntemlerinin tamamında olduğu gibi, arsenik içeren atık suların arıtımında da daha etkin ve ekonomik yöntemlerin geliştirilmesi önemli bir konudur. Koagülasyon/filtrasyon, kireçle yumuşatma, adsorpsiyon yöntemi, iyon değişimi ve membran prosesleri atıksulardan arsenik giderimi için kullanılbilir yöntemledir. Adsorpsiyon prosesleri, adsorban çeşitliliği, işlemlerin kolaylığı ve ekonomik olması nedeniyle en çok kullanılan yöntemlerden biridir. 
Bu çalışmada, standart referans maddeden hazırlanan arsenik çözeltilerinin manyetit aktif karbon ile adsorpsiyonu yoluyla giderimi incelenmiş ve optimum koşullar tespit edilmiştir. Tespit edilen optimum şartlarda, kinetik ve termodinamik çalışmalar yapılmış; uygun adsorpsiyon izotermleri belirlenmiştir. Adsorbanlar XRD, FT-IR, SEM ile karakterize edilmiştir. Adsorpsiyon çalışmalarında çözelti pH'sının etkisi, başlangıç arsenik konsantrasyonu ve adsorban miktarının etkisi incelenmiştir. Fe3O4-TAK ile maksimım arsenik adsropsiyonu için optimum şartların pH:2, süre 240 dk, adsorban miktarı 0,15 g ve sıcaklığın 293K olarak belirlenmiştir. Ayrıca gerçek atık sularda arsenik giderimi analizleride yapılmıştır. Arsenik giderimini arttırmak amacıyla, aktif karbon Fe3O4 ile kaplanmış ve giderim verimini belirlemek için aktif karbonun adsorpsiyon kapasitesi ile karşılaştırılmıştır. TAK için qm=36,10 µg/g iken Fe3O4-TAK için ve qm=51,28 µg/g. Optimum adsorpsiyon şartlarındaki TAK ve Fe3O4-TAK örnekleri ile çevre sularında arsenik, azot ve fosfor adsorpsiyon giderim verimleri çalışılmıştır. Çalışmalar sonucunda azot ve fosfor adsorpsiyon veriminin düşük olduğu arsenik adsorpsiyon veriminin ise yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu yüzden çalışmalarımızı arsenik adsorpsiyonu üzerine gerçekleştirdik.

Abstract:
Metals with toxic quality create danger for several kind of species. These metals that present danger for the species have to be purified from the waters. Arsenic one of the dangerous metals is known as the most toxic material in drinking waters. Arsenic being at high rates in underground and surface waters is dangerous because its transfer between water, air and soil is easy. Drinking waters containing arsenic is accepted as carcinogenic for the human by World Health Organization (WHO) and International Agency for Research on Cancer. Because of the negative effects of the arsenic on living creatures, allowed value limits in drinking waters were decreased to 10 μg/L in 1993. 
Developing more efficient and economic methods for purification of arsenic containing waste waters as in all of the purification methods is an important issue. Coagulation/filtration, lime softening, adsorption method, ion exchange and membrane processes are the usable methods for the arsenic removal from the wastewaters. Adsorption processes is one of the most used methods because of adsorbent diversity, easiness of the processes and being economic. 
In this study, removal of the arsenic solutions prepared by standard reference material with magnetic activated carbon was examined and optimum conditions were identified. Kinetic and thermodynamic studies were conducted in identified conditions; suitable adsorptions isotherms were identified. Adsorbents were characterized with XRD, FT-IR and SEM. The effect of the solution pH in adsorption analysis, initial arsenic concentration and adsorbent amount were examined. Optimum conditions for the maximum arsenic adsorption with Fe3O4-TAK were identified as pH: 2, time 240 min. adsorbent amount 0.15 g and temperature 293K. Also, arsenic removal analysis was conducted in real wastewaters. With the aim of increasing arsenic removal, activated carbon is covered with Fe3O4 and compared with activated carbon in order to identify the removal yield. Following the results, it is identified that the azote and phosphorus adsorption yield is low and arsenic adsorption yield is high. Because of that reason we conducted our studies on arsenic adsorption.