Tarımsal atıklar kullanılarak sulu çözeltilerden alüminyum gideriminin incelenmesi
Investigation of aluminum removal from aqueous solutions using agricultural residues
Yazar: MERVE METE
Danışman: PROF. DR. BELMA ÖZBEK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günümüzde su kirliliği, gelişen teknoloji, hızla artan nüfus ve sanayi faaliyetleri sonucu dünyanın en önemli çevre sorunlarından biri haline gelmiştir. Endüstriyel faaliyetler sonucu alıcı sulara karışan birçok atık ve atıksuların yapısında ağır metal bulunmaktadır. Sulardaki  ağır metaller, doğal yaşam ve canlılar üzerinde oluşturduğu tehlikeler nedeniyle önemli bir konu haline gelmiştir. 
Alüminyum sularda en çok bulunan ağır metallerden biridir. Genellikle, sanayide alüminyum giderimi için temel kimyasal yöntemler kullanılmaktadır. Fakat, yüksek maliyet ve toksik etki bırakan atık çamurların zor elimine edilmesi kimyasal yöntemin dezavantajlarıdır. Bu durumda; ucuz, kolay bulunabilen, kullanımı kolay ve çevre dostu biyoteknolojik teknikler kullanılabilir.
Bu çalışmanın amacı, tarımsal atık olan ucuz maliyetli biosorbentlerin (muz kabuğu, limon kabuğu, susam küspesi ve aspir küspesi) sulu çözeltilerden alüminyum giderim kapasitelerinin deneysel tasarım yöntemi kullanılarak araştırılmasıdır. pH, biosorbent miktarı ve temas süresi gibi proses parametrelerinin alüminyum adsorpsiyonuna etkileri Design Expert 9.0 programı kullanılarak incelenmiştir. Ayrıca, deneylerden elde edilen veriler dikkate alınarak kullanılan her bir biosorbent için en uygun adsorpsiyon izoterm modelleri ve kinetik modeller belirlenmiştir.
Kullanılan tarımsal atıklar içerisinde susam küspesi ile gerçekleştirilen adsorpsiyon işleminde pH 4, 25 °C sıcaklık, 0.25 g biosorbent miktarı ve 30 dak temas süresi koşullarında %98.64 verim ile alüminyum gideriminin en yüksek olduğu tespit edilmiştir. Susam küspesi için hesaplanan Qmax değeri 12.315 mg/g olarak bulunmuştur. Muz kabuğu, aspir küspesi ve limon kabuğu ile gerçekleştirilen adsorpsiyon işlemlerinde ise pH 6, 25 °C sıcaklık, 0.25 g biosorbent miktarı ve 30 dak temas süresi koşullarında sırası ile %98.02, %97.77 ve %93.76 alüminyum giderimi tespit edilmiştir. Muz kabuğu, aspir küspesi ve limon kabuğu için hesaplanan Qmax değerleri ise sırası ile 11.041, 9.0367 ve 7.8678 mg/g olarak bulunmuştur.

Abstract:
Nowadays, water pollution has become one of the most important environmental problems in the world. Heavy metals in the waste waters have become an important issue because of their negative effects on natural habitats and vibrants. Aluminum is one of the most abundant heavy metals in waters. In generally, chemical techniques are used for effective removal of aluminium mainly by many industries. These techniques are preferred because of their easy application. However, the chemical techniques have disadvantages such as high cost and generation of toxic slurries that are difficult to eliminate. At this stage, the biotechnological techniques which are inexpensive, easy to use and eco-friendly can be used.
The aim of the present study is to investigate aluminium adsorption performance of biosorbents which basically available as agricultural residues. For this purpose; banana peel, lemon peel, sesame seed cake and safflower seed cake were used as biosorbents which are eco-friendly, alternative, non-conventional materials for investigation of heavy metal removal. The effects of process parameters such as pH, biosorbent dose and contact time were investigated using Design Expert 9.0 software. Besides, the most suitable adsorption isotherm models and kinetic models were examined according to the data obtained from the adsorption experiments for each biosorbent used.
In the present study; after evaluation of the experimental data obtained  from the adsorption studies; aluminum removal using banana peel, lemon peel and safflower seed cake were found as 98.02%, 93.76% and 97.7%, respectively, at pH 6, 0.25 g amount of biosorbent, 30 min of contact time. Moreover, using sesame seed cake, aluminum removal was found as 98.64% at pH 4, 0.25 g amount of biosorbent, 30 min of contact time.
In the present study; after evaluation of the experimental data obtained  from the adsorption studies; among agricultural residues used, aluminum removal using sesame seed cake was found as 98.64% at pH 4, 25 °C temperature, 0.25 g amount of biosorbent, 30 min of contact time. The maximum adsorption capacity value, Qmax, for sesame seed cake was calculated as 12.315 mg/g. Aluminum removal using banana peel, safflower seed cake and lemon peel were found as 98.02%, and 97.7%, 93.76%, respectively, at pH 6, 25 °C temperature, 0.25 g amount of biosorbent, 30 min of contact time. The maximum adsorption capacity values, Qmax, for banana peel, safflower seed cake and lemon peel were calculated as 11.041, 9.0367 ve 7.8678 mg/g, respectively.