Manyetit çekirdekli Fe-hidrotalsit ile sulardan arsenik giderimi
Removal of arsenic from water using nanomagnetite based Fe-HT
Yazar: TUĞBA TÜRK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM ALP
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Adsorplama özellikleri = Adsorbtive properties ; Adsorpsiyon = Adsorption ; Adsorpsiyon kinetiği = Adsorption kinetic

Özet:
Arsenik Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından kanserojenik etkileriyle en toksik element olarak sınıflandırılmış ve WHO tarafından içme sularında maksimum arsenik kirlilik seviyesi 10 ?g/L olarak belirlenmiştir. Sulardan arsenik uzaklaştırmak için çeşitli çöktürme ve adsorpsiyon yöntemleri geliştirilmiştir. Adsorpsiyon; basitliği, rejenerasyon potansiyeli ve düşük maliyetli bazı adsorbentlerin kolay bir şekilde elde edilebilirliği ile daha çok kullanılmaktadır.Bu çalışmada, çift tabakalı hidroksit olarak bilinen ve sentetik olarak hazırlanmış Fe-Hidrotalsit (FeHT), nanomanyetit çekirdekli Fe-Hidrotalsit (FeHT-NM) ve ticari olarak elde edilen Nanomanyetit (NM) ile sulardan arsenik uzaklaştırılması incelenmiştir. FeHT ve FeHT-NM çöktürme yöntemiyle üretilmiştir. Adsorbentler XRD, TEM, SEM ve manyetik duyarlılık analizleri ile karakterize edilmiştir. Adsorpsiyon deneylerinde çözelti pH'sının etkisi, başlangıç arsenik ((As(V) ve As(III)) konsantrasyonu ve adsorbent dozajının etkisi incelenmiştir. NM ile arsenik ((As(V) ve As(III)) giderimi üzerine pH'ın etkisi incelendiğinde, arsenik adsorpsiyon miktarının başlangıç pH'sının sınırlı etkisi olduğu görülmüştür (?pH 9). FeHT üzerine arsenik adsorpsiyonunda FeHT'nin tampon etkisi nedeniyle başlangıç pH değerinden bağımsız olduğu görülmüştür. Adsorpsiyon deneylerinde bor konsantrasyonunun etkisi incelendiğinde bor konsantrasyonu arttıkça arsenik konsantrasyonunun değişmediği görülmüştür. Deneysel çalışmalarda arsenik adsorpsiyonunun nispeten kısa zamanda gerçekleştiği görülmüştür. NM ile 15 dakikada arsenatın %96,6'sı uzaklaştırılmıştır. Yalancı ikinci derece kinetik model en uygun model olarak belirlenmiştir. Denge izoterm çalışmalarında Langmuir izoterminin deneysel verilerle uyum içinde olduğu belirlenmiştir. Yapılan test çalışmaları sonucunda NM, FeHT ve FeHT-NM'in arsenik uzaklaştırma etkinliğine sahip olduğu belirlenmiş ve başlangıç konsantrasyonu 300 µg/L olan arsenik çözeltisinin konsantrasyonu <10 µg/L indirilmiştir (WHO arsenik sınır değer 10 µg/L).

Abstract:
World Health Organization (WHO) has classified arsenic as the most toxic chemical with carcinogenic effects and WHO has established a value of 10 ?g/L arsenic as the maximum contaminant level for arsenic in potable water. Many methods have been developed to remove arsenic from water (i.e. precipitation and adsorption). Adsorption technique is gaining popularity due to its simplicity, potential for regeneration and readily availability of many low-cost adsorbents.This study describes a study of the sorptive removal of arsenic from boron water by synthetically prepared Fe-Hydrotalcite (FeHT), nanomagnetite based Fe-Hydrotalcite (FeHT-NM) as layered double hydroxide and commercial Nanomagnetite (NM). The synthesis of FeHT and FeHT-NM was achieved by a co-precipitation method. The reaction products were characterized by XRD, TEM, SEM and magnetic susseptibility analysis. The influences of solution pH, initial arsenic (As(V) and As(III)) concentration and adsorbent dosage were investigated. The results indicate that the adsorption of arsenic by NM were affected only slightly at initial pH values of ?pH 9. The adsorption of arsenic by FeHT was independent of initial pH values. The addition of FeHT to water at different pH values was found to have a buffering effect. The amount of arsenic removed from boron solutions was not change by increasing the boron concentration for all adsorbents. The experimental studies show that adsorption of arsenic can be obtained over a short period of time. The adsorption of As(V) on NM was rapid with 96.6% removal of As over an initial period of only 15 min. The pseudo second order kinetic model was found to fit better to the experimental data. The results obtained from the isotherm analysis indicated that the Langmuir model describes the arsenic adsorption isotherm data onto adsorbents best. According to results of As experiments, NM, FeHT ve FeHT-NM has a high arsenic removal efficiency, with the ability to reduce the concentration of arsenic in the aqueous solution from an initial value of 300 ?g/L to <10 ?g/L (i.e. below the limit value specified by WHO).