Kırmızı çamurdan üretilen nanoipliklerin arsenik arıtımında uygulanması
Utilization of nanofibers synthesized from red mud in arsenic removal
Yazar: ZEYNEP ÇETİNKAYA
Danışman: DOÇ. DR. VOLKAN KALEM
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, endsütriyel bir atık olan kırmızı çamurun, içme sularından arsenik arıtımında adsorban olarak değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Kırmızı çamurun bünyesinde bulunan özellikle Fe-, Al- ve Ti-oksitleri ve hidroksitleri arseniğe karşı yüksek afinitiye sahiptir. Bu bilgiden hareketle, ETİ Alüminyum A.Ş. tesislerinden (Seydişehir/Konya) temin edilen kırmızı çamur farklı asitler kullanılarak liç işlemine tabi tutulmuş ve yukarıda bahsedilen metalik elementlerin geri kazanılması sağlanmıştır. Liç sonrası elde edilen çözelti kullanılarak elektroeğirme yöntemi ile nanoiplik üretimi gerçekleştirilmiş, böylece yüksek yüzey alanına sahip bir adsorban malzeme elde edilmiştir. Liç işlemi ve nanoiplik üretimi aşamalarından sonra elde edilen ürünlerin kompozisyon analizi, faz yapısı, mikroyapı ve parçacık boyut analizi gibi karakterizasyon çalışmaları; X-ışınları difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskopisi (SEM), termogravimetrik analiz (TGA), X-ışınları floresans spekstroskopisi (XRF), atomik absorbsiyon spektroskopisi (AAS) ve indüktif olarak eşleşmiş plazma spektroskopisi (ICP) yöntemleriyle gerçekleştirilmiştir. Eletroeğirme yöntemi ile elde edilen nanoipliklerin, kirli sulardan arsenik arıtımındaki performansı test edilmiştir. 
Deneysel sonuçlar, liç işleminde kullanılan asitlerden (klorik, sülfürik ve nitrik asitler) sadece nitrik asitin en iyi liç sonrası geri kazanım değerlerini ve istenilen formda nanoiplik üretimini sağladığını göstermiştir. Arsenik arıtımı üzerine yapılan çalışmalar en yüksek arıtım veriminin; 30 mg nanoiplik, 5-25 mg/L arsenik konsantrasyonu ve 24 sa temas süresi şartlarında ~%93 olarak gerçekleştiğini ortaya koymuştur.

Abstract:
In this study, it is aimed to utilize red mud (an industrial waste material) as an adsorbant in arsenic removal from drinking water. Fe-, Al-, and Ti-oxides and hydroxides in red mud have a high affinity towards arsenic. Based on this information, the red mud obtained from ETİ Aluminum Inc. (Seydişehir/Konya) was leached using different acids in order to recover aferomentoined metallic elements. Metallic salt solution, obtained after leaching treatment, was used to produce nanofibers via electrospinning method to get an adsorbant material with high surface area. Characterization studies such as compositional analysis, phase structure, microstructure, and particle size analysis were performed using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray fluorescance spectroscopy (XRF), atomic absorption spectroscopy (AAS), and inductively-coupled plasma spectroscopy (ICP). Performance of nanofibers in arsenic removal from drinking water was also evaluated. 
Experimental results showed that among the used acids (nitric, hydrochloric, and sulphuric) for leaching of red mud, only nitric acid led to highest recovery values and to obtain nanofibers in desired form.  Studies on arsenic removal revealed that the highest removal efficiency of ~93% was obtained when the amount of nanofibers is 30 mg, the arsenic concentration is 5-25 mg/L, and the contact time is 24 h.