Odun külünden elde edilen nanomanyetit kompozitin endüstriyel atıksulardan adsorpsiyon yöntemi ile Fe, Mn gideriminin incelenmesi
Investigation of Fe, Mn removal of nanomagnetite composite from wood ash by adsorption method from industrial wastewater
Yazar: BUŞRA NUR ÇİFTCİ
Danışman: PROF. DR. YAĞMUR UYSAL
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Ağır metal içeren endüstriyel atıksular; metal sanayi sektörü başta olmak üzere birçok fabrikanın faaliyeti sonucunda oluşmaktadır. Özellikle endüstriyel kaynaklı oluşan demir ve mangan gibi ağır metal içerikli atıksular insanlar ve canlılar üzerinde toksik etki yarattığı bilinmektedir. Bu tür atık suların arıtılması için en önemli arıtım yöntemlerinden biri adsorpsiyon prosesidir. Ağır metal gideriminde kullanılan adsorbentlerin dışarıdan satın alınması yerine sıfır atık projesine destek amacıyla adsorbentler atıklardan elde edilmelidir.
Bu yüksek lisans tez çalışmasında fabrika atığı olan odun külü (OK) adsorbent olarak kullanılmıştır. Son yıllarda yapılan çalışmalarda önemli bir yeri olan olan manyetit ile OKnü birlikte sentezlenerek istenilen nanokompozit odun külü-Fe3O4 (OK-Fe3O4) adsorbent laboratuvar çalışmaları sonucu elde edilmiştir. Bu çalışma kapsamında elde edilen bu adsorbent ile Fe(II) ve Mn(II) iyonlarının endüstriyel atıksulardan adsorpsiyon yöntemiyle giderimi araştırılmıştır. Deneysel tasarım hem maliyet hem de zaman açısından avantaj sağlayan yüzey yanıt metodu (Response Surface Methods-RSM) kullanılarak yapılmıştır.
Bu çalışmada adsorpsiyon prosesine pH, adsorbent dozu, sıcaklık ve temas süresi parametrelerinin adsorpsiyona olan etkisi incelenmiştir. Çalışmadaki adsorpsiyon mekanizmasının daha iyi anlaşılabilmesi için adsorpsiyon izotermi, kinetiği ve termodinamiği optimum koşullara göre hesaplanmıştır. Buna ek olarak saf OK ve OK-Fe3O4 nanokompozitin karakterizasyonu için SEM, EDX, FTIR, XRD ve BET analizleri yapılmıştır.
Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen optimum değerler; adsorbent dozu 0,8 g/50 mL, pH 5,5, sıcaklık 350C ve temas süresi ise 75 dakika olarak belirlenmiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre OK-Fe3O4'ün endüstriyel gerçek atıksudan Fe(II) ve Mn(II) iyonlarının gideriminde optimum şartlarda Fe(II) iyonu için adsorpsiyon verimi %92,8 ve adsorbent kapasitesi 18,63 mg/g; Mn(II) iyonu için adsorpsiyon verimi %88,1 ve adsorbent kapasitesi 26,5 mg/g olarak tespit edilmiştir. Ayrıca bu çalışma için OK-Fe3O4'ün fiziksel adsorpsiyon mekanizmasına uygun kullanılabilecek etkili bir adsorbent olduğu görülmüştür.

Abstract:
Industrial wastewaters containing heavy metals; It is formed as a result of the activities of many factories, especially in the metal industry sector. It is known that wastewater containing heavy metals such as iron and manganese, especially from industrial sources, has toxic effects on humans and living things. One of the most important methods for the treatment of such wastewater is the adsorption method. Instead of purchasing the adsorbents used in heavy metal removal from outside, adsorbents should be obtained from wastes in order to support the zero waste project.
In this master's thesis study, wood ash, which is a factory waste, was used as an adsorbent. The desired nanocomposite (wood ash-Fe3O4) adsorbent was obtained as a result of laboratory studies by synthesizing magnetite and wood ash, which has an important place in recent studies. With this adsorbent obtained within the scope of this study, the removal of Fe (II) and Mn (II) ions from industrial wastewater by adsorption method was investigated. Experimental design was made using the surface response method (Response Surface Methods-RSM), which provides advantages in terms of both cost and time.
In this study, affecting the adsorption method; The effects of pH, adsorbent dose, temperature and contact time parameters on adsorption were investigated. In the study, adsorption isotherm, kinetics and thermodynamics were calculated according to optimum conditions. In addition, SEM, EDX, FTIR, XRD and BET analyzes were performed for the characterization of pure wood ash and wood ash-Fe3O4 nanocomposite.
Optimum values obtained as a result of experimental studies; The adsorbent mass was 0.8 g, the pH was 5.5, the temperature was 350C and the contact time of the adsorption was 75 minutes. According to the results obtained from the study, in the adsorption removal and adsorbent capacity of wood ash-Fe3O4 in optimum conditions in the removal of Fe (II) and Mn (II) ions from industrial real wastewater; Adsorption efficiency for Fe(II) ion was 92,8% and adsorbent capacity was 18,63 mg/g, adsorption efficiency for Mn(II) ion was 88,1% and adsorbent capacity was 26,5 mg/g. It has been seen that it is an effective adsorbent that can be used in accordance with the adsorption mechanism.