Doğal absorban volkanik tüf (Aksaray/Selime) ile sulardan ağır metal gideriminin incelenmesi
Investigation of heavy metal removal from water using natural absorbent volcanic tuff (Aksaray/Selime)
Yazar: ESİN OTMANBÖLÜK
Danışman: DOÇ. DR. LEVENT ALTAŞ
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Ağır metal giderimi = Heavy metal removal ; Ağır metaller = Heavy metals ; Kinetik = Kinetics ; Termodinamik = Thermodynamics ; Volkanik tüf = Volcanic tuff ; İzotermler = Isotherms

Özet:
Bu çalışmada volkanik tüf kullanılarak üç farklı ağır metalin (Cr3,6+, Ni2+, Zn2+) sucul ortamdan adsorpsiyon yöntemiyle giderimi araştırılmıştır. Adsorplayıcı madde olarak Aksaray'ın Güzelyurt ilçesi Selime kasabası bölgesinden temin edilen volkanik tüf kullanılmıştır. Adsorpsiyon izotermleri ve termodinamik çalışmaların yanında, adsorpsiyon verimi üzerine etkisi olan faktörler (karıştırma süresi, adsorban miktarı, adsorban tanecik boyutu, karıştırma hızı, pH ve ortam sıcaklığı) her bir ağır metal için ayrıntılı olarak incelenmiştir. Cr3+ iyonu için optimum karıştırma süresi 45 dk, adsorban madde miktarı 0.50 g, adsorban tanecik boyutu 230 mesh bulunmuştur. Ni2+ iyonu için optimum karıştırma süresi 30 dk, adsorban madde miktarı 0.75 g, adsorban tanecik boyutu 120 mesh bulunmuştur. Zn2+ iyonu için optimum karıştırma süresi 15 dk, adsorban madde miktarı 0.75 g, adsorban tanecik boyutu 120 mesh bulunmuştur. Her bir ağır metal için optimum karıştırma hızı 250 rpm, ortam pH değeri 5 ve ortam sıcaklığı 25C olarak belirlenmiştir. Cr6+ iyonu volkanik tüf ile adsorbe edilememiştir. Seçilen her bir metal için Freundlich ve Langmuir adsorpsiyon izotermleri, pseudo 1. derece ve pseudo 2. derece adsorpsiyon hız kinetikleri, termodinamik parametreler (∆H, ∆G, ∆S) ile adsorpsiyon kapasiteleri hesaplanmıştır. Tüm ağır metallerin pseudo 2. derece hız kinetiğine ve Langmuir izotermine daha uygun olduğu görülmüştür. qe (mg/g) ve KL (L/mg) değerleri sırasıyla Cr3+ için 19.37 ve 9.23, Ni2+ için 16.63 ve 36.23, Zn2+ için 18.93 ve 384.62 olarak bulunmuştur. ∆H ve ∆S değerleri sırasıyla Cr3+ için -58.45 kJ/mol ve 0.25 kJ/molºK, Ni2+ için -79.87 kJ/mol ve 0.29 kJ/molºK, Zn2+ için -41.01 kJ/mol ve 0.17 kJ/molºK olarak bulunmuştur.

Abstract:
In this study, three different heavy metals (Cr3,6+, Ni2+, Zn2+) removal of the prepared the aquatic environment with natural adsorbent volcanic tuff were studied. Volcanic tuff taken from Selime/Aksaray and used as adsorbent. In addition to adsorption isotherms and the work of thermodynamics, factors affecting adsorption efficiency were investigated such as mixing time, quantity of adsorbent, adsorbent particle size, mixing speed, pH, ambient temperature for each heavy metal. For Cr3+ optimum mixing time 45 min, quantity of adsorbent 0.50 g, adsorbent particle size 230 mesh was found. For Ni2+ optimum mixing time 30 min, quantity of adsorbent 0.75 g, adsorbent particle size 120 mesh was found. For Zn2+ optimum mixing time 15 min, quantity of adsorbent 0.75 g, adsorbent particle size 120 mesh was found. Also for each heavy metal was determined optimum pH value 5 and optimum mixing speed 250 rev/min and ambient temperature 25C. Cr6+ ion cannot be adsorbed by volcanic tuff. Freundlich and Langmuir adsorption isotherms, adsorption kinetics (for pseudo first order and pseudo second order) and thermodynamics (∆H, ∆G, ∆S) were determined from by each heavy metal. According to experimental results the most appropriate isotherm and kinetic model were determined Langmuir isotherm model and pseudo second degree equation. qe (mg/g) and KL (L/mg) values were calculated respectively 19.37 and 9.23 for Cr3+, 16.63 and 36.23 for Ni2+, 18.93 and 384.62 for Zn2+. ∆H and ∆S values were calculated respectively -58.45 kJ/mol and 0.25 kJ/molºK for Cr3+, 79.87 kJ/mol and 0.29 kJ/molºK for Ni2+, -41.01 kJ/mol and 0.17 kJ/molºK for Zn.