Farklı adsorbanların ağır metal iyonlarını tutma kapasitelerinin karşılaştırılması
Comparison of adsorption capacity of different adsorbents for heavy metals ions
Yazar: AYTEN ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. ŞULE AYCAN
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada içilmiş çay atığı ve Erzurum killerinin, toksik etki gösteren Zn (II), Cd (II), Pb (II) ,Cu (II) kirliliklerinin giderilmesinde kullanılabilirliği araştırılmıştır.Türkiye'de yılda yaklaşık 150.000 ton çay (kuru olarak üretilmektedir). Üretilen bu çayın30.000 tonunun atık olarak ortaya çıktığı anlaşılmıştır. Çalışmamızın amacı, içilmiş çay atıklarının veErzurum yöresinden toplanan gri ve kahverengi killerin ağır metal iyonlarının giderilmesinde adsorbanolarak kullanılıp kullanılamayacağını incelemektir.Çay bünyesinde; polifenoller, lignin, yoğun tanenler, selüloz yapısında organik maddelerbulundurması nedeniyle adsorban olarak kullanılabileceği düşünülmüştür. çilmiş çay atığı, önce soğuksaf suda sonra 70-80 oC'deki suda bekletilerek renksiz bir sıvı elde edilinceye kadar yıkandı. Etüvdeo110 C'de kurutulduktan sonra adsorban olarak denenmiştir. Diğer bir adsorban olan kahverengi ve grirenkteki Erzurum killeri elekten geçirilerek farklı mesh büyüklüklerine ayrılıp analize hazır halegetirilmiştir. Adsorpsiyona etki eden süre, karıştırma hızı, adsorban miktarı, partikül büyüklüğü, iyonşiddeti etkisi, tekli iyon halinde adsorpsiyon, pH, sıcaklık ve adsorplanan Zn(II), Cd(II), Pb(II) , Cu(II)iyonları için konsantrasyon parametreleri incelenmiştir.ncelenen adsorbanların optimum adsorpsiyon yaptığı koşullar saptandıktan sonra, söz konusuiyonların adsorban yüzeyinden desorpsiyonu araştırılmıştır.çilmiş çay atığı ve Erzurum killeri tarafından adsorplanan ve desorplanan Zn(II), Cd(II), Pb(II),Cu(II) miktarları DPP-ASV yöntemiyle ölçülmüştür.çilmiş çay atığının adsorpladığı Zn(II), Cd(II), Pb(II), Cu(II) iyonları için optimum koşullar;karıştırma süresi 30 dk, karıştırma hızı 500 devir/dk, 1,00 g içilmiş çay atığı , partikül büyüklüğü 1000mesh, pH 5,00, sıcaklık 30oC ve adsorpsiyon kapasitesi 15,66 mg Zn (II) /g içilmiş çay atığı , 18,83 mgCd (II) /g içilmiş çay atığı, 22,53 mg Pb (II) /g içilmiş çay atığı, 21,51 mg Cu (II) /g içilmiş çay atığıolarak bulunmuştur.Gri Erzurum kilinin adsorpladığı Zn(II), Cd(II), Pb(II), Cu(II) iyonları için optimum koşullar;karıştırma süresi 10 dk, karıştırma hızı 500 devir/dk, 1,00 g gri Erzurum kili , partikül büyüklüğü 1000omesh, pH 4,00, sıcaklık 30 C ve adsorpsiyon kapasitesi 16,40 mg Zn (II) /g gri kil, 16,77 mg Cd (II) /ggri kil, 18,74 mg Pb (II) /g gri kil, 19,38 mg Cu (II) /g gri kil olarak bulunmuştur.Kahverengi Erzurum kilinin adsorpladığı Zn(II), Cd(II), Pb(II), Cu(II) iyonları için optimumkoşullar; karıştırma süresi 15 dk, karıştırma hızı 500 devir/dk, 1,00 g kahverengi Erzurum kili , partikülobüyüklüğü 1000 mesh, pH 6,00, sıcaklık 20 C ve adsorpsiyon kapasitesi 12,93 mg Zn (II) /gkahverengi kil, 13,05 mg Cd (II) /g kahverengi kil, 17,80 mg Pb (II) /g kahverengi kil, 17,40 mg Cu (II)/g kahverengi kil olarak bulunmuştur.çilmiş çay atığı tarafından adsorplanan Zn(II), Cd(II), Pb(II), Cu(II) iyonlarının 0,1 M HNO3 demaksimum desorpsiyonu sırasıyla % 68,69, % 44,41, % 56,36, % 53,42, gri Erzurum kili için 0,1 MHCI de % 97,14, % 65,18, % 65,61, % 68,50 ve kahverengi Erzurum kili için 0,1 M HCI de % 64,65, %64,80, % 51,53, % 48,84 olarak bulunmuştur.Bu adsorbanlar Gediz nehri örneklerine uygulanmış ve ağır metal kirliliği giderimindekullanılabileceği anlaşılmıştır.Adsorbanların yüzeyindeki değişiklikler adsorpsiyon öncesi ve sonrası SEM fotoğrafları ileincelenmiştir.Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, ağır metal, desorpsiyon, DPP-ASV, Erzurum kili, içilmiş çay atığı,SEM.

Abstract:
The aim of the study was to investigate the usability of drunk tea waste and gey and brown clayscollected from Erzurum region as an adsorbent in removing metal ions such as Zn(II), Cd(II), Pb(II)and Cu(II). Although, approximately 150.000 tones dry tea is manufactured per year in Turkey, it isunderstood that just 30.000 tones of the manufactured tea is wasted.Tea consist of polyphenols, lignin, tanen and organic compounds in cellulose structure. Therefore,it is thought that it could be used as an adsorbent. The drunk tea waste, firstly washed with pure thanwith heated pure water at 70-80 oC until having a colourless extract. It is dried in oven at 110 oC thanused as an adsorbent. Grey and brown Erzurum clays were used after meshing thorough differentsized meshes. The effect of treatment time, mixing speed, amount of adsorbent, particular size, ionicstrength, single ionic adsorption, pH, temperature and concentration of Zn(II), Cd(II), Pb(II) and Cu(II)on adsorption capacity were investigated.After determining the optimum adsorption conditions for these adsorbents, disorption of these ionswas also investigated.The concentrations of Zn(II), Cd(II), Pb(II) and Cu(II) adsorbed on desopted from drunk tea wasteand Erzurum clays was determined by DPP-ASV method.The optimum adsorption conditions for Zn(II), Cd(II), Pb(II) and Cu(II) on drunk tea waste werefound as 30 minutes treatment time, 500 rpm mixing speed, 1.00 g adsorbent, 1000 mesh particularosize, pH 5.00 and 30 C temperature. The adsorption capacity of drunk tea waste in optimumconditions was 15.66 mg Zn(II)/g; 18.83 mg Cd(II)/g; 22.53 mg Pb(II)/g and 21.51 mg Cu(II)/g.The optimum adsorption conditions for Zn(II), Cd(II), Pb(II) and Cu(II) on grey Erzurum clay werefound as 10 minutes treatment time, 500 rpm mixing speed, 1.00 g adsorbent, 1000 mesh particularosize, pH 4.00 and 30 C temperature. The adsorption capacity of drunk tea waste in optimumconditions was 16.40 mg Zn(II)/g; 16.77 mg Cd(II)/g; 18.74 mg Pb(II)/g and 19.38 mg Cu(II)/g.The optimum adsorption conditions for Zn(II), Cd(II), Pb(II) and Cu(II) on brown Erzurum clay werefound as 15 minutes treatment time, 500 rpm mixing speed, 1.00 g adsorbent, 1000 mesh particularosize, pH 6.00 and 20 C temperature. The adsorption capacity of drunk tea waste in optimumconditions was 12.93 mg Zn(II)/g; 13.05 mg Cd(II)/g; 17.80 mg Pb(II)/g and 17.40 mg Cu(II)/g.The desorption of adsorbed Zn(II), Cd(II), Pb(II) and Cu(II) from drunk tea waste in 0.1 M HNO3were 68.69 %, 44.41 %, 56.36 % and 53.42 % respectively, from grey Erzurum clay in 0,1 M HCI were97.14 %, 65.18 %, 65.61 % and 68.50 % respectively and from brown Erzurum clay in 0.1 M HCI were64.65 %, 64.80 %, 51.53 % and 48.84 % respectively.These results show that these adsorbents can be used to remove metal ions from the Gediz river.The changes on adsorbents surface were investigated by taken SEM photographs of surfacesbefore and after adsorption.Key words: Adsorption, heavy metals, desorption, DPP-ASV, Erzurum clay, drunk tea waste,SEM.