Atık sulardaki siyanürün hidrojen peroksit, aktif karbon adsorpsiyonu ve ses ötesi dalgalarla uzaklaştırılması
Removal of cyanide from wastewaters using hydrogen peroxide, activated carbon adsorption and ultrasonic waves
Yazar: ERSİN YENER YAZICI
Danışman: Y.DOÇ.DR. HACI DEVECİ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
ÖZET Siyanür, elektrolitik kaplama, kimyasal madde ve alüminyum endüstrilerinden sonra en fazla madencilikte, altın/gümüş kazanımında kullanılmaktadır. Siyanürün, atık havuzlarında doğal olaylarla bozunma sürecinin yavaş olması ve mevsimsel değişimlerden etkilenmesi kimyasal bozundurma yöntemlerinin önemini arttırmaktadır. Yeni yöntemlerin geliştirilmesi veya var olan bozundurma yöntemlerinin daha etkin hale getirilmesi giderek önem kazanmaktadır. Bu çalışmada hidrojen peroksit (H2O2), aktif karbon adsorpsiyonu ve ses ötesi dalgalar ile sentetik atık sulardan siyanürün uzaklaştırılması araştırılmıştır. Hidrojen peroksitle siyanürün bozunmasının birinci dereceden tepkime modeline uygun olduğu belirlenmiştir. Başlangıç siyanür, hidrojen peroksit veya katalizör derişiminin artmasıyla bozunma hızının arttığı gözlenmiştir. Hidrojen peroksit ile serbest siyanürün etkin ve hızlı bozundurulması için (<1 mg/lt CN") uygun koşullar [H202]o/[CN"]o>8 ve [H202]o/[CuS04]o>20 olarak bulunmuştur. Sıcaklığın (13-50°C) siyanürün bozunma hızını önemli ölçüde arttırdığı gözlenmiştir (aktivasyon enerjisi, Ea= 44,14 kJ/mol). Yüksek pH'nm hidrojen peroksitle siyanürün bozundurulmasını olumsuz yönde etkilediği belirlenmiştir. Kirecin (Ca2+ iyonlarının) önemli bir etkisi gözlenmemiştir. Zayıf asitte ayrışabilen (ZAA) siyanürün (Zn(CN)2+CN"), serbest siyanürle kıyaslandığında, daha düşük [H202]o/[CN2AA]o oranlarında (<8) ve daha kısa sürede etkin şekilde (<1 mg/lt) bozunduğu bulunmuştur. Bozundurma işlemi sonunda ortamda bulunan metal iyonlarının çökelerek uzaklaştığı gözlenmiştir. pH'nın, sıcaklığın, metal iyonlarının ve katı malzemenin hidrojen peroksit tüketimine/bozunmasına etkisi de ortaya konmuştur. Aktif karbonlar veya pirinç ve fındık kabuğu gibi adsorplayıcılarla siyanürün adsorplanarak uzaklaştırılabileceği gösterilmiştir. Gümüş (AK-AglO) ve bakır (AK-Cu) emdirilerek aktif karbonların (AK) adsorpsiyon kapasitesi önemli ölçüde arttırılmıştır (AK ve AK-AglO için sırayla 19,7 ve 29,6 mg CNVgr adsorban). Havanın siyanür adsorpsiyonunu olumlu yönde etkilediği gözlenmiştir. Adsorpsiyon kinetiğinin psödo- ikinci dereceden tepkime modeli ve adsorpsiyon izoterminin Langmuir modeli ile uyumlu olduğu bulunmuştur. Adsorpsiyon izotermi ve kinetiği verilerine paralel olarak, kolon testlerinde doymaya erişme hacminin AK

Abstract:
SUMMARY Removal of Cyanide from Waste Waters Using Hydrogen Peroxide, Activated Carbon Adsorption and Ultrasonic Waves Cyanide is currently used in the recovery of gold and silver and more extensively in electro plating, chemical and aluminium industries. Because of the slow degradation kinetics and dependency of natural degradation on seasonal changes the use of chemical destruction processes becomes increasingly important. Development of novel processes and/or refining the existing ones to improve their efficiency are also of prime importance for fullfilling the stringent environmental regulations. In this study the removal of cyanide from synthetic waste waters using hydrogen peroxide, activated carbon adsorption and ultrasonic waves was investigated. The decomposition kinetics of cyanide by hydrogen peroxide were found to be consistent with first order reaction model. With increasing the initial cyanide, hydrogen peroxide and copper sulphate concentration, the decomposition rate of cyanide was observed to increase. Optimum conditions for effective and rapid decomposition of cyanide (i.e. <1 mg/lt) by hydrogen peroxide were determined to be [H202]o/[CN"]o>8 and [H202]o/[CuSC>4]o>20. Increasing the temperature in the range of 13-50°C was found to improve the destruction rate of cyanide with the activation energy of 44,14 kJ/mol. High alkaline conditions adversely affected the decomposition of cyanide while the lime (Ca2+ ions) produced no discernable effect on the cyanide removal. Compared with free cyanide, weak acid dissociable cyanide (Zn(CN)2+CN") was effectively removed (<1 mg/lt) at a lower [H202]o/[CN2AA]o ratio of 6. Metal ions present were observed to precipitate presumably as hydroxides following the removal of cyanide at the end of decomposition period. Effects of pH, temperature, solids and metal ions on the decomposition/consumption of hydrogen peroxide were demonstrated. It was shown that activated carbons, rice husks and hazelnut shells could be used for the removal of cyanide from waste waters. The impregnation of activated carbon (AK) with silver (AK-AglO) and copper (AK-Cu) were found to significantly increase the capacity for the removal of cyanide (e.g. 19,7 mg CNVgr for AK c.f. 29,6 mg CNVgr for VIIIAK- AglO). The aeration of the solution was noted to exert a positive effect on the adsorption of cyanide on activated carbon. Kinetics of adsorption process were consistent with the pseudo-second order reaction model while Langmuir adsorption model was used to describe appropriately the adsorption isotherm. In accordance with the data of adsorption isotherm and kinetics, the breakthrough capacity of adsorbents was found to be in an increasing order of AK