Uranyumun ayrılmasında alg-kil kompozit adsorbanların geliştirilmesi ve uygulama alanlarının incelenmesi
Development of algae-clay composite adsorbents for uranium separation and investigation of application fields
Yazar: RAMAZAN DONAT
Danışman: PROF. DR. ŞULE AYTAŞ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2003
Konu: Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Bentonit = Bentonite ; Biyosorpsiyon = Biosorption ; Kil = Clay ; Makroalgler = Macroalgae ; Uranyum = Uranium

Özet:
Nükleer teknolojide, endüstride, tıpta ve günlük yaşamda adsorpsiyona dayalı ön konsantre etme ve ayırma işlemleri önemli yer tutmaktadır. Kil mineralleri çok iyi sorpsiyon özelliklerinden dolayı doğal sistemde kontaminantların hareketini sınırlayan büyük öneme sahip olan materyallerdir. Endüstriyel atıklardan metal iyonlarının ve radyonüklitlerin uzaklaştırılmasını için, çeşitli mikroorganizmaların kullanımı mevcut arıtma/ayırma teknolojilerine alternatif oluşturmaktadır. Kompozit iyon değiştiriciler; çözeltilerden metal iyonlarının ayrılması, konsantre edilmesi ya da uzaklaştırılması için geliştirilmişadsorbanlann özel bir sınıfıdır ve özellikle yanşan türlerin bulunduğu çözeltilerden, radyonüklitlerin sel ektif uzaklaştırılması için de uygundur. Bu çalışmada, inorganik adsorban olarak Na-bentonit (kil) ve biyosorbent olarak Ulva sp. (deniz yeşil makrö alg) kullanılmiştır. Komposit adsorban, Na-bentonit ve Ulva sp.'mn uygun bileşiminde hazırlanmıştır. Ulva sp., Na-bentonit ve kompozit adsorbanın uranyum alım kapasiteleri belirlenmiştir. Kesikli sistemde kompozit adsorban üzerine, sulu çözeltiden uranyum (VI) iyonlarının adsorpsiyonu incelenmiştir. Na-bentonit ve Ulva.sp.'den oluşan kompozit adsorban üzerine, çözelti pH'ı, uranyumun (VI) başlangıç konsantrasyonu, sıcaklık ve çalkalama süresi, farklı katyon ve anyonların fonksiyonu olarak uranyum (VI) iyonlarının adsorpsiyonu incelenmiş; dağılım katsayıları (Kd) ve adsorpsiyon verimleri (%) saptanmıştır. Adsorpsiyon verilerinin adsorpsiyon izotermlerine uygunluğu araştırılmış; adsorpsiyon entalpisi, entropisi ve serbest enerji değişimi gibi termodinamik parametreler hesaplanmıştır. Kompozit adsorbandan uranyumun geri alınabilmesi için 12 çeşit geri alım reaktifi denenmiş; HNOs'in değişen konsantrasyonlarında ve farklı sürelerde geri alım denemeleri gerçekleştirilmiştir. Matriks ortam olarak asit liç işlemi sonunda kalan seyreltik uranyumlu çözeltiler ile uygulamalar yapılmış ve uranyumun ayrılması incelenmiştir.Anahtar Kelimeler: Uranyum, Kil, Bentonit, Makro Alg, Kompozit Adsorban, Adsorpsiyon, Biyosorpsiyon,

Abstract:
Preconcentration and separation procedures based on adsorption processes are used in nuclear technology, industry, medicine and daily life. Clay minerals form an extremely important group of materials that limit the rate of movement contaminants in natural system through their good sorption properties. The use of microorganisms for the removal of metal ions and radionuclides from industrial wastes provides an alternative means to existing technologies. The composite ion exchangers are a special class of adsorbents developed to improve the processes of separation, concentration or removal of metal ions from solutions and especially suitable for selective removal of radionuclides from solutions of competing species.In this study, Na-bentonite (clay) and Ulva sp,. (a marine macro green algae) were used as inorganic adsorbent and biosorbent. Composite adsorbent was prepared from Na bentonite and Ulva sp. in a appropriate mixture. Uranium uptake capacities of.Ulva sp., Na- bentonite and composite were determined. Adsorption of uranium (VI) from aqueous solution on composite has been studied by a batch technique. Distribution coefficients (Kd) and adsorption yields (%) were determined for uranium (VI) ions as a function of solution pH, initial uranium concentration, temperature and shaking time, different cations and anions on Na-bentonite and Ulva sp. composite adsorbent. The appropriateness of the adsorption data have been investigated to different sorption isotherms and thermodynamic parameters were calculated as adsorption enthalpy, entropy and the change of free energy. 12 different types of elution solution were examined for the recovery of uranium from composite adsorbent; recovery experiments were carried out at different concentrations of nitric acid, periods of time. The application was performed in diluted uranium solution which is the rest of acidic leaching solution, uranium separation was investigated.Key Words: Uranium, Clay, Bentonite, Macro Algae, Composite Adsorbent, Adsorption, Biosorption.