Ağır metal ve renk içeren atıksuların gideriminin adsorpsiyon/biyosorpsiyon yöntemleriyle araştırılması
Investigation of removal of bearing of heavy metal and color wastewaters using adsorption/biosorption methods
Yazar: CANER DENİZ
Danışman: DOÇ. DR. MELTEM SARIOĞLU CEBECİ
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Bakır (II) iyonu = Copper (II) ion ; Biyosorpsiyon = Biosorption ; Desorpsiyon = Desorption ; Kinetik = Kinetics ; Termodinamik = Thermodynamics ; Zeolit Y = Zeolite Y ; Çinko = Zinc

Özet:
Bu çalışmada, sulu çözeltilerden ağır metal (Cu+2, Zn+2 ) ve boyar maddelerin ( azo reaktif boyaları: Everzol Yellow [EYRS] ve Everzol Black [EBB] ve katyonik bazik boya: Methylene Blue(MB)) giderimi zeolit adsorbent ve anaerobik çamur biyosorbent olarak kullanılarak araştırılmıştır. Zeolit (Sivas, Yıldızeli bölgesinden) ve anaerobik çamur ( Kayseri Atıksu Arıtma Tesisi) adsorbent/biyosorbent olarak sıcaklık kontrollü çalkalamalı inkübatörde 250 ml kapasiteli erlenmayerlerin 100 ml'lik çalışma hacminde ağır metaller ve boyaları gidermek için kullanılmıştır. Başlangıç pH, başlangıç kirlilik konsantrasyonu zeolit/anaerobik çamur miktarı, temas süresi, sıcaklık değişik kimyasallarla ön arıtım(aktivasyon) (NaOH, CaCI2, NaCI deterjan) gibi çeşitli parametrelerin etkisi adsorpsiyon/biyosorpsiyon verimi üzerine araştırılmıştır.Deneysel denge değerleri Freundlich ve Langmuir adsorpsiyon izoterm modellerine uymuştur. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) denge deneylerinden önce ve sonra zeolit ve anaerobik çamurun yüzeyindeki morfolojiyi belirlemek için kullanılmıştır.Doğal anaerobik çamurun EBB için biyosorpsiyon kapasitesinin düşük olmasından dolayı HTAB yüzey aktif maddesi ile anaerobik çamurun modifiye edilmesiyle yüksek biyosorpsiyon kapasitesi bulunmuştur.Adsorpsiyon/biyosorpsiyon mekanizmalarını incelemek için yalancı birinci dereceden ve yalancı ikinci dereceden hız eşitliği test edilmiştir. Çalışmalarda boyar maddelerin ve ağır metallerin adsorpsiyon/biyosorpsiyonunda yalancı ikinci dereceden model ile açıklandığı görülmüştür. Bu modellerin kinetik parametreleri hesaplanmıştır.Sıcaklığın etkisine dayanarak çalışmada kullanılan ağır metal ve boyaların zeolit/anaerobik çamura adsorpsiyon ve biyosorpsiyonun termodinamik parametreler hesaplanarak (?H, ?G ve ?S) ekzotermik veya endotermik olarak belirlenmiştir.Doğal zeolt tarafından adsorplanan Cu(II), Zn(II) ve MB nun desorpsiyonu için 0.1M HCI, 0.1 M NaOH ve 0.1 M CaCI2 kullanılmıştır ve HCI nin ağır metaller için en iyi desorbent olduğu belirlenmiştir.Zeolit ve anaerobik çamur gibi düşük fiyatlı adsorbent/biyosorbent atıksulardan ağır metal ve renk giderimi için kullanılabilir.

Abstract:
In this study, adsorption/ biosorption method was selected for treatment of heavy metals (Cu+2, Zn+2) and dyes (azo reactive dyes: Everzol Yellow [ERY] and Everzol Black [ERB] and cationic basic dye: Methylene blue [MB]) from aqueous solution using zeolite as adsorbent and anaerobic sludge as biosorbent. Zeolite ( Sivas, Yıldızeli region) and anaerobic sludge ( Kayseri, wastewater treatment plant) were used as adsorbent/biosorbent (working volume of 100 ml) in 250 ml capacity of erlenmayer by using temperature controlled shaker to remove heavy metals(Cu, Zn) and dyes ( MB,ERY,ERB).The effects of various parameters such as pH, initial concentration of pollutants, amount of zeolite/anaerobic sludge, contact time, temperature, pretreatment method (NaOH, CaCl2, ticari deterjan) onto adsorption/biosorption were investigated.The experimental equilibrium data fitted to Freundlich and Langmuir adsorption isotherm models for single and binary pollutants. Scanner electron microscopy (SEM) analysis were used in order to find morfology of zeolite/anaerobic sludge before and after the equlibrium batch studies.While no significant biosorption capacity was obtainedfor natural anaerobic sludge, high biosorption capacity was found when using anaerobic sludge with HTAB (hegzadesil trimetil amonyum bromür).Kinetic models were used in order to explain adsorption/biosorption mechanism.Pseudo-second order kinetic model was suitable for adsorption/biosorption kinetics. Kinetic parametres was calculated.According to calculated thermodynamic parameters (?H, ?G and ?S), adsorption/biosorption of heavy metals and dyes on to zeolite/anaerobic sludge was exothermic or endothermic.Desorbents (0,1 M HCl; 0,1 M NaOH; were used in order to geri kazanım Cu (II), Zn (II) and MB from adsorbed zeolite. HCl as desorbent was more effective than others for Cu, Zn heavy metals .Low-cost adsorbets/biosorbents such as zeolite and anaerobic sludge can be used to remove heavy metals and dye from wastewaters.