Deri endüstrisi atıksularında bulunan Cr(III) ağır metalinin ligand adsorpsiyonu ile giderimi ve geri kazanımı
Removal of Cr(III) heavy metal in leather industry wastewaters by ligand adsorption and recovery
Yazar: MEHMET ÇAĞRI KARABUĞA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUHAMMET YUNUS PAMUKOĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Atık su = Waste water ; Ağır metaller = Heavy metals ; Deri endüstrisi = Leather industry ; Kinetik = Kinetics ; Krom = Chromium ; İzotermler = Isotherms

Özet:
Deri endüstrisi atıksularında çok sık bulunan Cr+3 ağır metal iyonları özellikle biyolojik atıksu arıtma sistemleri için çok ciddi problemler oluşturmaktadır. Bu yüzden bu ağır metal iyonlarının seçici olarak atıksulardan uzaklaştırılması gerekmektedir. Atıksulardan ağır metal iyonlarının arıtma öncesi giderilmesi arıtma performansını artıran bir yaklaşımdır. Ağır metal iyonlarının atıksulardan giderilmesi için kullanılan yöntemlerden biri de metal iyonlarının adsorpsiyon ile giderilmesidir. Bu amaçla kullanılabilecek ucuz, kolayca elde edilebilen ve adsorpsiyon kapasitesi yüksek adsorbanlar mevcuttur. Fakat seçici özelliği olan ve hem giderilmesi amaçlanan ağır metalin hem de adsorbanın tekrar kullanımına olanak veren adsorbanlar son zamanlarda daha önem kazanmaktadır. Bu amaç ile bu tez çalışmasında ağır metal tutma kapasitesi olan amino oksim ligandı adsorban olarak kullanılmıştır.Kesikli adsorpsiyon deneyleri ile özellikle deri endüstrisi atıksularında ciddi problemler teşkil eden Cr+3 iyonlarının amino oksim ile giderilmesinde farklı çevresel etkenler araştırılmış ve optimum değerler belirlenmiştir. Bu parametreler arasında; Cr+3 iyonu ve amino oksim konsantrasyonları, çözelti pH? ı, sıcaklık ve karıştırma hızı bulunmaktadır. Sıcaklığın, başlangıç Cr+3 iyonu konsantrasyonunun, karıştırma hızının ve çözelti pH? ının artması ile birlikte amino oksimin adsorpsiyon kapasiteleri artmış (mg/g), buna karşın amino oksim konsantrasyonunun arttırılması ile adsorpsiyon kapasiteleri azalmıştır. Amino oksim konsantrasyonu 0.25 g/L olduğunda maksimum adsorpsiyon kapasitesi olan 152 mg Cr+3 / g amino oksim değerine ulaşılmıştır. Amino oksimin Cr+3 iyonu gideriminde kesikli adsorpsiyon kinetiklerinin belirlenmesinde pH, sıcaklık, Cr+3 iyonu ve adsorban konsantrasyonları gibi işletme parametrelerinin etkileri araştırılmıştır. Yalancı-birinci ve ikinci dereceden kinetikler adsorpsiyon verilerinin korelasyonu için kullanılmış ve hız sabitleri belirlenmiştir. Hemen hemen tüm şartlarda deneysel verilerin ikinci derece adsorpsiyon kinetiğine daha iyi uyduğu saptanmıştır. Kinetik sabitler pH, sıcaklık ve amino oksim konsantrasyonlarının artmasıyla birlikte artmış, fakat ivCr+3 iyonu konsantrasyonunun artması ile azalmıştır. Test edilen en büyük amino oksim konsantrasyonununda (3 g/L), en yüksek hız sabitleri, birinci ve ikinci dereceden kinetikler için sırasıyla 0.432 dk-1 ve 0.0312 (mg g-1)-1 dk-1olarak bulunmuştur. Başlangıç Cr+3 iyonu konsantrasyonları 25 ve 300 mg/L arasında değiştirilip, amino oksim ligandı kullanılarak yapılan kesikli deneyler ile, Cr+3 iyonlarının adsorpsiyon izotermleri araştırılmıştır. Test edilen diğer izotermler arasında Langmuir izotermi, deney sonuçlarıyla daha yüksek bir korelasyon göstermiştir. Bununla birlikte genelleştirilmiş adsorpsiyon izoterminin de deneysel verileri tatmin edici derecede doğruladığı da ortaya konmuştur.Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, ağır metal, amino oksim, atıksu, Cr+3 iyonu, deri endüstrisi, izoterm, kineti

Abstract:
Cr+3 heavy metalsi ions found in leather industry wastewater effluents are very serious problems especially in the biological wastewater treatment systems. Therefore, these heavy metal ions must be removed as selectively from wastewaters. One of the methods used for removal of heavy metals from wastewater is adsorption. For this purpose, there are adsorbents which are cheap, readily available and high adsorption capacity. However, it is becoming more important to find selective properties of adsorbants and both allow the use of removed heavy metals and reuse of adsorbents. For this purpose in this thesis, the amino oxime ligands were used for determining the heavy metal adsorpsiton capacity of its.The removal of Cr+3 heavy metal ions which have very serious problems in the leather industry wastewaters were investigated by amino oxime as function of different environmental problems and optimum conditions were determined. Of these parameters; Cr+3 ions and amino oxime concentrations, temperature, pH and agitation speed. Adsorbed Cr+3 ion concentrations increased with increasing temperature, initial Cr+3 ion concentration, agitation speed and pH, but decreased with increasing amino oxime concentration. The maximum adsorption capacity was 152 mg Cr+3 / g amino oxime when amino oxime concentration was 0.25 g/L.Effects of operating parameters such as pH, temperature, Cr+3 ion and the adsorbent concentrations on batch adsorption kinetics of Cr+3 ions onto amino oxime ligands were investigated. Pseudo-first and second order kinetics were used for correlation of pre-equilibrium adsorption data and the rate constants were determined. The pseudo-second order kinetics were found to be more suitable for representation of the kinetic data for almost all cases. Kinetic constants increased with increasing pH, temperature and amino exime concentration, but decreased with increasing Cr+3 concentrations. The highest