Atık sulardan tekstil boyalarının ve ağırmetalin doğal maddeler kullanılarak gideriminin araştırılması
Investigation of removal of textile dyes and heavy metals from wastewater using the natural materials
Yazar: MUSTAFA AŞKAL
Danışman: PROF. DR. MELTEM SARIOĞLU CEBECİ
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Aktif çamur = Activated sludge ; Azo boyar maddeler = Azo dyestuffs ; Ağır metaller = Heavy metals ; Desorpsiyon = Desorption ; Doğal zeolit = Natural zeolite ; Reaktif boyalar = Reactive dyes ; Soğurma izotermleri = Absorption isotherm ; Tekstil boyaları = Textile dyes

Özet:
Bu çalışmada, sulu çözeltilerden ağır metal (Ni+2 ) ve boyar maddelerin ( azo reaktif boyaları: Everzol Red [E.RED] ve katyonik bazik boya: Maxilon Red-BR-46 (M.RED)) giderimi zeolit adsorbent, aktif çamur ve anaerobik çamur biyosorbent olarak kullanılarak araştırılmıştır. Zeolit (Sivas, Yıldızeli bölgesinden), aktif çamur (Sivas, Cumhuriyet Üniversitesi Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi) 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(C0), zeolit/aktif/anaerobik çamur miktarı(m), temas süresi(t), sıcaklık(T0) gibi çeşitli parametrelerin etkisi adsorpsiyon/biyosorpsiyon verimi üzerine araştırılmıştır.
Deneysel denge değerleri Freundlich ve Langmuir ve D-R adsorpsiyon izoterm modellerine uymuştur. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) denge deneylerinden önce ve sonra zeolit, aktif ve anaerobik çamurun yüzeyindeki morfolojiyi belirlemek için kullanılmıştır. 
Doğal aktif çamurun E.RED için biyosorpsiyon kapasitesinin düşük olmasından dolayı HTAB yüzey aktif maddesi ile aktif çamurun modifiye edilmesiyle yüksek biyosorpsiyon kapasitesi bulunmuştur.
Adsorpsiyon/biyosorpsiyon mekanizmalarını incelemek için 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/aktif/anaerobik çamura adsorpsiyon ve biyosorpsiyonun termodinamik parametreler hesaplanarak (ΔH, ΔG ve ΔS) ekzotermik veya endotermik olarak belirlenmiştir. 
Doğal zeolit tarafından adsorplanan Ni(II) ve M.RED'in desorpsiyonu için 0.1M HCI ve 0.1M NaOH kullanılmıştır ve NaOH nin ağır metaller için en iyi desorbent olduğu belirlenmiştir. Aktif çamur desorpsiyonunda HCl daha verimlidir. Genel olarak desoprsiyon işlemi adsorpsiyon sonrasında maksimum % 10 civarında olduğundan aslında desorpsiyon işleminin olmadığından bahsedilebilir. 
Zeolit, aktif çamur ve anaerobik çamur gibi düşük fiyatlı adsorbent/biyosorbentler atıksulardan ağır metal ve renk giderimi için kullanılabilir.

Abstract:
In this study, removal of  heavy metal (Ni+2) and of dyes (azo reactive dyes: Everzol Red [E.RED] and cationic basic dyes: Maxilon Red-BR-46 (M.RED)) from aqueous solutions by using  zeolite as an adsorbent, activated sludge and the anaerobic sludge as biosorbent  was investigated.  Zeolite (Sivas, Yıldızeli area), activated sludge (Sivas, Biological Wastewater Treatment Plant) and anaerobic sludge (Kayseri Wastewater Treatment Plant) adsorbent / biosorbent was used in a temperature-controlled shaking incubator with 250 ml capacity erlenmayer of 100 ml working volume of heavy metals and dyes. The effect of various parameters (initial pH, initial  concentration (C), zeolite / active / anaerobic sludge amount (m), contact time (t) and temperature (T0) ) on to adsorption / biosorption efficiency was studied.
Experimental equilibrium values fitted to Freundlich, Langmuir and D-R isotherm models.  Scanning electron microscope (SEM) images  before and after equilibrium experiments of zeolite, activated sludge and anaerobic sludge were used to determine the surface morphology.
Natural activated sludge, for E.RED removal, due to the low biosorption capacity, was modified with  HTAB surfactant and  high biosorption capacity was found.
Pseudo second order rate equation was studied to explain  adsorption / biosorption mechanism. Adsorption / biosorption mechanism was  described by the pseudo-second-order model for  dyes and heavy metal removal.The kinetic parameters of this model were calculated.
Thermodynamic parameters (ΔH, ΔG and ΔS) of the zeolite / active / anaerobic sludge adsorption studies were defined as exothermic or endothermic.
For the natural zeolite, Ni (II) and M.RED 's desorption  with 0.1M HCl and 0.1 M NaOH was used and  for  NaOH was found to be the best desorbent for heavy metal desorption.  HCl desorption is more efficient in activated sludge.  Generally after adsorption or desorption process, around 10% maximum of the process of desorption  was not important. 
Zeolites, activated sludge and anaerobic sludge priced as low as adsorbents / biosorbents can be used for heavy metal and color removal from wastewaters.