Değerli ve ağır metallerin adsorpsiyonu için valeks ve kebrako tanin reçinelerinin geliştirilmesi
Development of valonia and quebracho tannin resins for the adsorption of precious and heavy metals
Yazar: MERAL YURTSEVER
Danışman: PROF. DR. İ. AYHAN ŞENGİL
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Kimya = Chemistry ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Adsorbentler = Adsorbents ; Adsorpsiyon = Adsorption ; Adsorpsiyon kinetiği = Adsorption kinetic ; Ağır metal iyonları = Heavy metal ions ; Desorpsiyon = Desorption ; Giderme = Removal ; Reçine = Resin ; Termodinamik parametreler = Thermodynamic parameters ; İzotermler = Isotherms

Özet:
Bu çalışmanın amacı, geliştirilen tanin reçineleri üzerinde bazı değerli ve ağır metallerin adsorpsiyon ve desorpsiyon davranışlarını incelemektir. Ön denemelerle belirlenen kondanse (Kebrako) ve hidrolize (Valonia) tanin türleri kullanılarak formaldehit ile bazik ortamda farklı şekil ve sürede gerçekleştirilen reaksiyonlar sonucunda üretilen reçinelerle; Cr6+, Cu2+, Pb2+, Cd2+, Ni2+, Au3+ ve Ag+ gibi ağır ve değerli metal iyonlarının adsorpsiyon izotermleri, kinetiği ve termodinamiği incelenmiştir. Adsorbent karakterizasyonu yapabilmek için reçinelerin; Taramalı Elektron Mikroskobu görüntüleri ve FT-IR spektrumları elde edilmiş, BET yüzey alanları ve Zeta potansiyelleri ölçülmüştür. Tanin reçineleri ile yapılan kesikli adsorpsiyon deneylerinde tanecik boyutu, karıştırma hızı, ilk pH, sıcaklık ve metal iyon konsantrasyonu gibi değişkenlerin adsorpsiyon büyüklüğüne etkileri incelenmiştir. Cd2+, Ag+, Cu2+, Cr6+, Pb2+ ve Au3+ iyonlarının adsorpsiyon dengeleri Langmuir denklemine çok iyi uyum sağlamaktadır. Ni2+ iyonlarının adsorpsiyon dengesi ise Freundlich izotermine uymaktadır. Adsorpsiyon kinetiğinin, en iyi ikinci mertebe hız kinetiğine uyduğu görülmüştür. Termodinamik değerlendirmeler sonucunda; Cr6+, Pb2+, Cd2+ ve Ni2+ iyonlarının adsorpsiyonlarının endotermik, Cu2+, Au3+ ve Ag+ iyonlarının adsorpsiyonlarının ekzotermik olduğu görülmüştür. Çoklu metal iyonu karışımlarında, reçinelerin metal iyonlarına karşı gösterdiği seçici adsorpsiyon özellikleri incelenmiştir. Desorpsiyon çalışmaları yapılarak, metal iyonlarının geri kazanım oranları bulunmuştur. Tanin reçineleri ile çözeltilerden Cu2+, Pb2+, Cd2+ ve Au3+ ve Ag+ iyonlarının geri kazanılması mümkündür. Ayrıca, Pb2+ adsorpsiyonu için kolon deneyleri yapılarak Adams-Bohart katsayıları bulunmuştur.

Abstract:
In this study, tannin resins were prepared by reactions of hydrolysable (Valonia) and condensed tannins (Quebracho) with formaldehyde. The adsorption of heavy and precious metal ions (Cr6+, Cu2+, Pb2+, Cd2+, Ni2+, Au3+ and Ag+) from aqueous solutions was studied using these resins and recovery of adsorbed heavy and precious metal ions was investigated. In the adsorption studies; particle size, agitation rate, initial pH, temperature and initial metal concentration parameters were changed. So, the optimum conditions for maximum metal adsorption were determined. Selective adsorption of metal ions from multiple metal systems was also investigated. The time for attaining adsorption equilibrium of metals 180 min. BET surface areas and zeta potentials of prepared tannin resins were measured, and their SEM photographs and IR spectra were taken. The optimal pH for the adsorption of Cr6+, Cu2+, Pb2+, Cd2+, Ni2+, Au3+ and Ag+ ions was found to be pH:5, pH:7, pH:5, pH:4, pH:4, pH:2 and pH:5, respectively. It was found that agitation rate has not very much effect on adsorption. Conformity of experimental results to different adsorption isotherms were examined using the Langmuir, Freundlich, Dubinin-Raduskevich and Temkin isotherm equations, and properties of isotherms were explained. The adsorption kinetic data of the Cr6+, Cu2+, Pb2+, Cd2+, Ni2+, Au3+ ve Ag+ metal ions are well fitted by the pseudo-second-order model. When the isotherm constants were examined, it was seen that adsorption process fits Langmuir model for Cd2+, Ag+, Cu2+, Cr6+, Pb2+ and Au3+ ions, Freundlich model for Ni2+ very well. In addition, desorption studies of Cr6+, Cu2+, Pb2+, Cd2+, Ni2+, Au3+ and Ag+ ions were also performed.