Alginat-klinoptilolit boncuklarının sürekli akışlı reaktörlerde ağır metallerin gideriminde kullanımı
Use of alginate-clinoptilolite beads for heavy metal removal in continuous flow reactors
Yazar: ESRA SULTAN BARAN
Danışman: DOÇ. DR. ÇİĞDEM MORAL
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Çevre kirliliği günümüz dünyasında ciddi bir problemdir. Su kaynaklarını tehdit eden önemli kirleticilerden biri de ağır metallerdir. Özellikle endüstriyel aktiviteler ağır metal kirliliğinin sorumlusudur. Bu metaller zehirlilikleri ve biyobirikim eğilimleri ile bilindikleri için ağır metal içeren atıksuların arıtılması gerekmektedir. Adsorpsiyon ağır metal gideriminde yüksek seçici, kullanımı kolay ve ucuz alternatif bir yöntemdir. Adsorpsiyon için çok çeşitli adsorbentler uygulanmış ve alginat ile kombinasyonları halen araştırılmaktadır. Alginat bir biyopolimer ve çevre ile uyumlu bir materyaldir.
Bu çalışmada alginat, klinoptilolit ile alginat - klinoptilolit (A - K) boncuklarını oluşturmak üzere birleştirilmiş ve sonra sentetik karışık ağır metal çözeltisinin (Pb2+, Cu2+, Cd2+) arıtımı için sürekli akışlı adsorpsiyon kolonu kullanılarak test edilmiştir. Öncelikle A - K boncukları yüzeysel özellikleri ve boyut dağılımları açısından karakterize edilmiştir. Daha sonra ağır metallerin adsorpsiyon kapasitelerine akış hızı (2 - 7,5 ml/dk.), ağır metal konsantrasyonları (10 - 50 mg/l) ve adsorbent miktarı (10 - 20 g) etkisi araştırılmıştır.
Sonuçlar göstermiştir ki Pb2+ A - K boncukları tarafından adsorpsiyon için en çok tercih edilen iyondur ve sonra Cu2+ ve Cd2+ takip eder. Etkin ağır metal giderimi akış hızlarının arasında 2 ml/dk.'da Pb2+ için %98 olarak elde edilmiştir. Ağır metal konsantrasyonunun 50 mg/l'ye artırılması Pb2+ maksimum adsorpsiyon kapasitesini 238,5 mg Pb2+/g A - K boncuklarına artırırken Cu2+ ve Cd2+ adsorpsiyon kapasiteleri olumsuz etkilenmiştir. İki kat adsorbent kullanıldığında özellikle Cu2+ ve Cd2+ giderimleri artmıştır. Ağır metal karışımlarının verimli arıtımı için ya düşük akış hızı ya da fazla miktarda adsorbent kullanımı önerilebilir.

Abstract:
Environmental pollution is a serious problem in today's world. Heavy metals are one of the important pollutants threatening water resources. Particularly industrial activities are responsible for heavy metal pollution. Since these metals are known with their toxicity and bioaccumulation tendency, wastewater containing heavy metals are required to be treated. Adsorption is an alternative methods which is highly selective, easy to operate and cheap in heavy metal removal. Variety of adsorbents is applied for adsorption and alginate and its combinations have been still under investigations. Alginate is a biopolymer and an environmentally compatible compound.
In this study, alginate is combined with clinoptilolite to form alginate - clinoptilolite (A - C) beads and then tested for the treatment of synthetic mixed heavy metal solution (Pb2+, Cu2+, Cd2+) using a continuously operated adsorption column. Firstly, A - C beads characterized in terms of surface properties and size distribution. After that, the effect of flow rates (2 - 7.5 ml/min), heavy metal concentrations (10 - 50 mg/l) and adsorbent mass (10 - 20 g) on adsorption capacities of the metals were investigated.
Results showed that Pb2+ ion is the most preferred ion for adsorption by A - C beads and then Cu2+ and Cd2+ followed. Among the flow rates, effective heavy metals removal was obtained at 2 ml/min being 98 % for Pb2+. Increasing heavy metal concentration up to 50 mg/l improved Pb2+ maximum adsorption capacity to 238.5 mg Pb2+/g A - C beads whereas adsorption capacities of Cu2+ and Cd2+ were affected negatively. Using twice more adsorbent especially increased Cu2+ and Cd2+ removals. For efficient treatment of heavy metal mixtures either low flow rates or high amount of adsorbents usage may be recommended.