Modifiye edilmiş pomza ile sulardan ağır metal giderimi
Heavy metal removal from water by modified pumice
Yazar: NOORJAN SALAHULDDIN IBRAHIM
Danışman: YRD. DOÇ. DR. BİLGEHAN İLKER HARMAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu tezin ana amacı destek malzemesi olarak kullanılan pomzanın nanoölçekli
sıfır değerlikli demir (nZVI) ile modifiye edilmesi ve karakterizasyonu
ve bu malzemenin ağır metal adsorpsiyonunda kullanılmasıdır. nZVI yüksek
yüzey alanına sahip olmasına karşın tek başına kullanıldığında nano
parçacıklar bir araya gelerek yüzey alanları azalmaktadır. Bunu engellemek
için nZVI pomza yüzeyine tutturulmaya çalışılmıştır. Isparta ham pomza (IP)
ve pomza destekli nZVI (P-nZVI) numuneleri, SEM-EDX, BET ve XRF
kullanılarak ayrıntılı olarak karakterize edilmiştir. Ağır metal olarak nikel,
çinko ve kadmiyum iyonları seçilmiş olup model çözeltiden ve gerçek
atıksudan giderimleri araştırılmıştır. Adsorpsiyon süresi, ağır metal başlangıç
konsantrasyonu, çözeltinin pH değeri, adsorbent dozajı, arkaplan safsızlıklar
ve sıcaklık gibi çeşitli faktörlerin ağır metal adsorpsiyonuna etkisi
araştırılmıştır. Karakterizasyon çalışmaları sonucunda nZVI parçacıklarının
pomza yüzeyine dağıldığı (toparlanmadığı) tespit edilmiştir. Böylece
pomza'nın yüzey alanı da arttırılmıştır. Adsorpsiyon kinetiğinin Pseudo II.
dereceden kinetik mekanizmasına uygun olduğu tespit edilmiştir. Nikel ve
çinkonun P-nZVI ile adsorpsiyonu Freundlich izotermi ile uyumlu olduğu
tespit edilirken, kadmiyum adsorpsiyonunun Langmuir izotermi ile uyum
sağladığı gözlenmiştir. Termodinamik parametreler adsorpsiyonunun spontan
ve endotermik olduğunu göstermiştir. pH ve adsorbent dozu arttıkça nikel,
çinko ve kadmiyum giderim oranları da artmıştır. Ağır metal başlangıç
konsantrasyonunun artmasıyla birlikte nikel, çinko ve kadmiyumun giderim
oranları azalmıştır. Sonuçlar, P-nZVI'ın sulu çözeltiden nikel, çinko ve
kadmiyum iyonlarını etkin bir şekilde giderebildiğini göstermektedir.
Geliştirilen malzeme ile %90'nın üzerinde ağır metal giderimi sağlanmıştır.
Sonuç olarak, sentezlenen P-nZVI'ın ağır metal kirlilğinde etkin bir şekilde
adsorbent olarak kullanılabileceği düşnülmüştür. Bu çalışma kolon testleri ile
desteklendiğinde daha gerçekçi sonuçlar elde edilecektir.

Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, ağır metal, pomza, nZVI, izoterm.

Abstract:
The main purpose of this thesis is to synthesis and characterize pumice
supported nano-scale zero-valence iron (nZVI) and to use this material for
heavy metal adsorption. While nZVI has a high surface area, when it is used
alone, the nanoparticles come agglomerate together and reduce the surface
area. To prevent this, the nZVI was tried to be support onto the pumice
surface. Isparta raw pumice (IP) and pumice supported nZVI (P-nZVI)
samples were characterized in detail using SEM-EDX, BET and XRF. Nickel,
zinc and cadmium ions were selected as heavy metals and their removal
from model solution and real wastewater was investigated. The effects of
various factors such as adsorption time, initial concentration of heavy metal,
pH value of solution, adsorbent dosage, background impurities and
temperature on heavy metal adsorption were investigated. As a result of the
characterization studies, it has been found that the nZVI particles were
effectively dispersed on the surface of pumice. Thus the surface area of
pumice is also increased. Isotherm models found that the adsorption of nickel
and zinc onto the P-nZVI is well described by the Freundlich isotherm but the
adsorption of cadmium followed Langmuir isotherm. Thermodynamic
parameters have shown that adsorption is spontaneous and endothermic. As
pH and adsorbent dose increased, the rates of nickel, zinc and cadmium
removal increased. Nickel, zinc and cadmium removal rates decreased with
the increase of the initial heavy metal concentration. The Results indicate
that P-nZVI can effectively remove nickel, zinc and cadmium from
wastewater and the removal efficiencies of raw pumice were increased after
the modification process. At least 90% removal of heavy metals was
observed. As a result, it is assumed that the synthesized P-nZVI can be
used effectively as an adsorbent in the heavy metal adsorption. When this
study is conducted by column tests, more realistic results will be obtained.

Keywords: Adsorption, heavy metal, Pumice, nZVI, isotherm.