Adsorpsiyon ve iyon değişimi yöntemi ile sulu çözeltilerden fosfat gideriminin incelenmesi
Investigation of phosphate removal from aqueous solutions by adsorption and ion exchange methods
Yazar: BETÜL KIVANÇ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. T. ENNİL KÖSE
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Fosfatlar = Phosphates ; Yumurta kabuğu = Egg shell ; İyon değişimi = Ion exchange

Özet:
Bu çalışmada kalsine edilmiş yumurta kabuğu ile adsorpsiyon yöntemi ve Lewatit Monoplus M600 reçinesi ile iyon değişimi yöntemi ile fosfat giderimi incelenmiştir.Yumurta kabuğu ile adsorpsiyon işlemi çalışmalarında; yumurta kabuğunun kalsinasyon sıcaklığı, temas süresi, ortam sıcaklığı, adsorban miktarı, çözeltinin başlangıç derişimi, çözeltinin başlangıç pH'ı, farklı iyonların fosfat giderimine etkisi incelenmiş ve desorpsiyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. En iyi fosfat giderimi; 800 oC'de kalsine edilmiş 0,5 g yumurta kabuğu ile 100 mg/L fosfat çözeltisinin orijinal pH değeri 5,65'de, 25 oC'de 1 saat adsorpsiyon işlemi ile sağlanmıştır. Sülfat, nitrat ve amonyum iyonlarının fosfat giderimine hemen hemen hiç etkisi olmadığı ve 0,5 M NaOH ile fosfatın %37,8'inin desorbe olduğu görülmüştür. Fosfat adsorpsiyon verilerinin yalancı 2. mertebe modeline ve adsorpsiyon izoterminin Freundlich ve Dubinin Raduskevich izotermine uygun olduğu belirlenmiştir. Farklı sıcaklıklarda elde edilen veriler kullanılarak termodinamik parametreler hesaplanmıştır.Lewatit Monoplus M600 reçinesi ile iyon değişimi çalışmalarında, temas süresi, ortam sıcaklığı, reçine miktarı, çözeltinin başlangıç derişimi, çözeltinin başlangıç pH'ı, farklı iyonların fosfat giderimine etkisi incelenmiş ve elüsyon işlemi gerçekleştirilmiştir. En iyi fosfat giderimi; 0,5 g reçine ile 100 mg/L fosfat çözeltisinin pH 10 değerinde, 25 oC'de 3 saat iyon değişimi ile sağlanmıştır. Sülfat, nitrat ve amonyum iyonların fosfat giderimini az da olsa etkilediği ve 0,5 M NaCl ile fosfatın % 86,4'ünün elüsyonu sağlandığı görülmüştür. İyon değişimi mekanizmasının Sabit Hacimli Henüz Tepkimeye Girmemiş Çekirdek Modeline göre Kül Tabakası Kontrollü ve Sonsuz Çözelti Hacmi Modeline göre Tanecik Difüzyon Kontrollü olduğu belirlenmiştir. Fosfat sorpsiyon izoterminin Freundlich izotermine uygun olduğu görülmüştür. Farklı sıcaklıklarda elde edilen veriler kullanılarak termodinamik parametreler hesaplanmıştır.Anahtar Kelimeler: Fosfat, yumurta kabuğu, Lewatit Monoplus M600, adsorpsiyon, iyon değişimi

Abstract:
In this study, removal of phosphate by the adsorption method with calcined eggshell and the ion exchange method with Lewatit Monoplus M600 resin were investigated.In the adsorption studies with egg shell, the effects of egg shell calcination temperature, contact time, temperature, amount of adsorbent, initial concentration of solution, initial pH of the solution and presence of the different ions on removal of phosphate were investigated and desorption processes was realized. The best removal of phosphate was supplied by adsorption of 0.5 g of calcined eggshell at 800 °C and 100 mg / L phosphate solution at the original pH value of 5.65, at 25 ° C for 1 hour. No effects of sulfate, nitrate and ammonium ions on phosphate removal and desorption of 37.8 % of phosphate with 0.5 M NaOH were observed. It was determined that the phosphate adsorption data were in accordance with pseudo second order and adsorption isotherm with and Dubinin Radushkevich isotherm model. The thermodynamic parameters were calculated by using data obtained at different temperatures.In the ion exchange studies with Lewatit Monoplus M600, the effects of contact time, ambient temperature, amount of resin, initial concentration of solution, initial pH of the solution, and presence of the different ions on removal of phosphate were investigated.and the elution process was realized. The best phosphate removal was obtained by ion exchange of 0.5 g resin from 100 mg/L phosphate solution at pH value of 10 and at 25 ° C for 3 hour. Poor effect of sulfate, nitrate and ammonium ions on phosphate removal and elution of 86.4 % of phosphate with 0.5 M NaCl were observed. The ion exchange mechanism was determined as the Ash Layer Control acrding to Unreacted Core Model and Particular Diffusion Control accroding to Infinite Solution Volume Model. It was observed that phosphate sorption isotherm was in accordance with Freundlich izotherm. The thermodynamic parameters were calculated by using data obtained at different temperatures.Key words: Phosphate, egg shell, Lewatit Monoplus M600, adsorption, ion exchange